本實(shí)用新型屬于多媒體互動(dòng)教學(xué)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的數(shù)字化教育裝置。

背景技術(shù)：

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是近年來的科研熱門方向之一，作為新興的人機(jī)接口和仿真工具受到的關(guān)注日益廣泛，是虛擬現(xiàn)實(shí)研究的一個(gè)重要分支。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1)真實(shí)世界和虛擬世界能相互疊加；2)具有實(shí)時(shí)交互性；3)在三維空間中定位虛擬物體。

目前市面上的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)學(xué)習(xí)產(chǎn)品多屬于認(rèn)知類，如現(xiàn)有主流的多媒體教學(xué)裝置包括早教機(jī)、點(diǎn)讀筆、點(diǎn)讀機(jī)、電子書、識(shí)字卡片、電腦教育軟件等，由于人類大腦記憶圖像比記憶文字更容易記住，動(dòng)態(tài)的圖像比靜態(tài)的容易記住，因此圖像在學(xué)習(xí)中的比例越來越大，而上述多媒體教學(xué)裝置包含的圖像部分以二維靜態(tài)圖片或者固定視頻的方式呈現(xiàn)，使用過程中存在如下缺陷：趣味性低，難以提高兒童的學(xué)習(xí)興趣；缺乏老師和兒童共同互動(dòng)的部分，不能讓老師和兒童很好的聯(lián)動(dòng)起來；采用二維靜態(tài)圖片或者固定視頻的方式呈現(xiàn)，缺乏互動(dòng)性，在使用過程中存在一定的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的數(shù)字化教育裝置，解決了現(xiàn)有增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)產(chǎn)品在使用過程中，趣味性低下、互動(dòng)性差等問題。

本實(shí)用新型一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的數(shù)字化教育裝置所采用的技術(shù)方案是，包括頂部連接有攝像頭的殼體，殼體表面設(shè)置有顯示屏，顯示屏兩側(cè)分布有揚(yáng)聲器，殼體內(nèi)部還設(shè)置有信息處理裝置，信息處理裝置通過導(dǎo)線與殼體外部的輸入控制裝置相連接。

本實(shí)用新型的特征還在于，

信息處理裝置為酷睿i5-四核-3.0GHz型號的處理器，具體包括依次連接的識(shí)別模塊、三維渲染模塊和數(shù)據(jù)收集模塊，三維渲染模塊還連接有交互模塊。

輸入控制裝置為遙控器，具體為帶飛鼠功能的無線輸入遙控器。

交互模塊通過導(dǎo)線與遙控器相連接，識(shí)別模塊通過導(dǎo)線連接攝像頭，數(shù)據(jù)收集模塊通過導(dǎo)線還分別連接有顯示屏和揚(yáng)聲器。

攝像頭為720P高清USB攝像頭。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的數(shù)字化教育裝置通過采用將帶有標(biāo)識(shí)信息的實(shí)體教具放入攝像頭的可視范圍內(nèi)，識(shí)別模塊分析獲取得到視頻中的標(biāo)識(shí)信息和三維空間信息，然后通過數(shù)據(jù)收集模塊進(jìn)行匹配，最后將交互視頻等呈現(xiàn)在顯示屏和揚(yáng)聲器上，讓用戶在顯示屏上看到真實(shí)世界中不存在的虛擬物體，帶來進(jìn)一步的感官上的體驗(yàn)，從而提高教學(xué)效果；用戶可以隨意移動(dòng)實(shí)體教具，本裝置會(huì)自動(dòng)跟蹤實(shí)體教具的位置變化并實(shí)時(shí)同步給虛擬環(huán)境，克服了現(xiàn)有的產(chǎn)品趣味性低下、互動(dòng)性差等問題，有很好的實(shí)用價(jià)值。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的數(shù)字化教育裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的數(shù)字化教育裝置的電路模塊圖。

圖中，1.殼體，2.顯示屏，3.揚(yáng)聲器，4.攝像頭，5.導(dǎo)線，6.處理器，7.遙控器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。

本實(shí)用新型一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的數(shù)字化教育裝置，如圖1所示，包括頂部連接有攝像頭4的殼體1，殼體1表面設(shè)置有顯示屏2，顯示屏2兩側(cè)分布有揚(yáng)聲器3，殼體1內(nèi)部還設(shè)置有信息處理裝置，信息處理裝置通過導(dǎo)線5與殼體1外部的輸入控制裝置相連接。

信息處理裝置為酷睿i5-四核-3.0GHz型號的處理器6，具體包括依次連接的識(shí)別模塊、三維渲染模塊和數(shù)據(jù)收集模塊，三維渲染模塊還連接有交互模塊。

輸入控制裝置為遙控器7，具體為帶飛鼠功能的無線輸入遙控器，通過無線網(wǎng)絡(luò)與信息處理裝置相連接，方便用戶遠(yuǎn)程操作。

如圖2所示，交互模塊通過導(dǎo)線5與遙控器7相連接，識(shí)別模塊通過導(dǎo)線5連接攝像頭4，數(shù)據(jù)收集模塊通過導(dǎo)線5還分別連接有顯示屏2和揚(yáng)聲器3。

攝像頭4為720P高清USB攝像頭。

其中，識(shí)別模塊用于分析攝像頭4拍攝的視頻、并獲取視頻圖像中包含的標(biāo)識(shí)信息，傳輸給三維渲染模塊；

交互模塊用于從輸入控制裝置即遙控器7獲取用戶輸入指令，根據(jù)獲取的指令傳輸給三維渲染模塊，使操作者能進(jìn)行遠(yuǎn)程操作；

三維渲染模塊用于渲染虛擬的三維模型及其他虛擬環(huán)境，通過從識(shí)別模塊中獲取的標(biāo)識(shí)信息，或者交互模塊中獲得指令信息，進(jìn)行對應(yīng)的三維模型及環(huán)境渲染，即將三維模型動(dòng)畫放在對應(yīng)的三維空間位置上渲染，并跟攝像頭4拍攝的視頻圖像進(jìn)行合成；

數(shù)據(jù)收集模塊用于收集用戶在教學(xué)過程中使用遙控器7或者攝像頭4采集到的信息以及各教學(xué)模塊中對應(yīng)的狀態(tài)信息。

本實(shí)用新型的工作過程：接通電源，啟動(dòng)攝像頭4，使用實(shí)體教具在攝像頭4的可視范圍內(nèi)演示，然后將攝像頭4采集到帶有標(biāo)識(shí)信息演示視頻傳輸至處理器6，此時(shí)識(shí)別模塊將信息傳輸給三維渲染模塊，經(jīng)過三維渲染模塊渲染后并與數(shù)據(jù)收集模塊進(jìn)行匹配，顯示屏2上會(huì)出現(xiàn)交互動(dòng)畫等，揚(yáng)聲器3傳輸出聲音進(jìn)行配合；操作者還可通過使用遙控器7直接進(jìn)行輸入指令傳輸至處理器6，處理器6內(nèi)通過交互模塊、三維渲染模塊和數(shù)據(jù)收集模塊處理后，顯示屏2上會(huì)出現(xiàn)交互動(dòng)畫等，揚(yáng)聲器3傳輸出聲音進(jìn)行配合。

本實(shí)用新型通過將帶有標(biāo)識(shí)信息的實(shí)體教具放入攝像頭4的可視范圍內(nèi)，識(shí)別模塊分析獲取得到視頻中的標(biāo)識(shí)信息和三維空間信息，然后通過數(shù)據(jù)收集模塊進(jìn)行匹配，交互視頻等呈現(xiàn)在顯示屏2和揚(yáng)聲器3上，讓用戶可以在顯示屏2上看到真實(shí)世界中不存在的虛擬物體，帶來進(jìn)一步的感官上的體驗(yàn)，從而提高教學(xué)效果；用戶可以隨意移動(dòng)實(shí)體教具，本裝置會(huì)自動(dòng)跟蹤實(shí)體教具的位置變化并實(shí)時(shí)同步給虛擬環(huán)境，克服了現(xiàn)有的產(chǎn)品趣味性低下、互動(dòng)性差等問題，有很好的使用價(jià)值。