一种桌面3D教育系统技术方案

本申请公开了一种桌面3D教育系统。该桌面3D教育系统包括：动作捕捉模块，通过光学动作捕捉技术获取桌面3D眼镜的六自由度信息和3D交互控制笔的六自由度信息，其中，桌面3D眼镜，包括快门式主动3D眼镜和4个反光标记点组成的刚体；桌面3D显示载体模块，与动作捕捉模块连接，并由主动式3D显示器组成；交互控制模块，包括3D交互控制笔，3D交互控制笔包括2个LED光源、惯性传感单元IMU和控制电路；显示模块，包括3D显示运算部分，与增强现实AR显示部分，3D显示算法部分用于获取桌面3D眼镜的位置信息，AR显示部分，包括高清摄像头，以捕捉真实的场景，并显示虚拟物体与真实场景相结合的画面。并显示虚拟物体与真实场景相结合的画面。并显示虚拟物体与真实场景相结合的画面。

【技术实现步骤摘要】
一种桌面3D教育系统


[0001]本专利技术涉及虚拟现实领域，尤其涉及一种桌面3D教育系统。

技术介绍

[0002]桌面3D交互系统，是一种显示屏上的3D交互，是沉浸式虚拟现实(virtual reality，VR)的一种表现形式。它牺牲了一部分的沉浸感，使用更加轻便和开放的3D显示设备，让原有的平面的三维模型，有一种出屏感。获得一种较为真实的立体视觉。桌面3D交互系统是一个能在现实感官环境下与虚拟物体交互的新型教育实训平台，将传统平面化教育立体化展现。通过增强现实(augmented reality，AR)显示模块丰富3D立体展示形式，除了操作者可以直观感受虚拟的3D物体，其他人也可以通过AR显示模块观察立体的操作过程，极大的丰富了桌面3D交互系统作为教育平台的应用，丰富教育手段。
[0003]而现在有的桌面3D技术，大多采用被动立体技术，立体感不强。因为技术原理的问题，要牺牲一半的亮度，使用环境较为局限，需要环境光较暗。用户的体验感不佳，且现在大多数桌面3D交互系统都是采用一体化设计，配置固定，不能随着技术的进步进行升级，且成本过于高昂不利于教学等环境。交互功能中的定位技术较差，不能满足高精度定位，精细操作要求。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种桌面3D教育系统，能够立体地在桌面呈现教育过程。
[0005]有鉴于此，本申请第一方面提供了一种桌面3D教育系统。该桌面3D教育系统包括：动作捕捉模块，通过光学动作捕捉技术获取桌面3D眼镜的六自由度信息和3D交互控制笔的六自由度信息，其中，所述桌面3D眼镜，包括快门式主动3D眼镜和4个反光标记点组成的刚体；桌面3D显示载体模块，与所述动作捕捉模块连接，并由主动式3D显示器组成；交互控制模块，包括所述3D交互控制笔，所述3D交互控制笔包括2个LED光源、惯性传感单元IMU和控制电路；显示模块，包括3D显示运算部分，与增强现实AR显示部分，所述3D显示算法部分用于获取所述桌面3D眼镜的位置信息，所述AR显示部分，包括高清摄像头，以捕捉真实的场景，并显示虚拟物体与真实场景相结合的画面。从而能够立体地在桌面呈现教育过程。而且不需要牺牲一半的亮度，提高用户的体验感。
[0006]可选的，结合第一方面，所述桌面3D教育系统还包括：控制模块，包括运算主机，以及与所述运算主机相应的计算软件，用于数据计算、合成处理的数据，以及运行相应的软件。
[0007]可选的，结合第一方面，所述显示模块，还包括：桌面3D视角跟踪部分，用于获取所述3D眼镜的六自由度信息，以结合3D立体显示技术计算合适的画面，并根据所述3D眼镜的位置信息实时调整画面，将虚拟的内容在显示载体屏幕前方立体化呈现。
[0008]可选的，结合第一方面，所述3D交互控制笔，采用光惯融合的技术方案，以获取稳定的六自由度信息，其中，采用动作捕捉方式捕捉所述3D交互控制笔的标记点，以获得所述
3D交互控制笔的位置三自由度信息，采用交互笔中的IMU提供旋转三自由度信息。
[0009]可选的，结合第一方面，所述桌面3D教育系统还包括，3D交互内容，通过所述交互控制笔的六自由度信息和按键控制命令，以控制所述3D交互内容虚拟物体的选取、移动、旋转操作。
[0010]可选的，结合第一方面，所述动作捕捉模块，具体包括双目相机和数据处理软件，用于捕捉所述桌面3D眼镜的位置信息，以提供高精度低延迟的三自由度位置信息。
[0011]可选的，结合第一方面，所述4个反光标记点镶嵌在所述快门式主动3D眼镜的外壳结构上，所述快门式主动3D眼镜用于接收所述桌面显示载体模块传输的同步信息，以获取正确的左右眼画面，所述4个反光标记点组成的刚体用于标记所述桌面3D眼镜在动作捕捉空间中的位置。
[0012]可选的，结合第一方面，所述桌面3D显示载体模块中，所述3D显示器包括3D显示面板、3D视频处理器、3D信号发射器，所述3D显示面板、所述3D视频处理器、所述3D信号发射器集成于显示器控制板内，所述3D视频处理器用于接收需要处理的画面信息，所述3D显示面板用于按照设定频率显示所述画面信息，所述3D信号发射器用于将实时显示画面按照所述设定频率同步给所述桌面3D眼镜的接收器，以使得所述桌面3D眼镜实时显示3D画面。
[0013]可选的，结合第一方面，所述3D交互控制笔，用于操控虚拟内容，进行虚实交互。
[0014]可选的，结合第一方面，所述3D显示运算部分，用于根据获得的3D眼镜位置信息实时调整显示的画面信息，以实现3D显示效果；所述AR显示部分，还包括AR显示算法软件和虚实结合显示器，所述高清摄像头用于捕捉真实的场景，并通过所述AR显示算法软件将虚拟物体与所述真实的场景画面相结合，通过所述虚实结合显示器显示结合的画面。
[0015]本申请公开了一种桌面3D教育系统。该桌面3D教育系统包括：动作捕捉模块，通过光学动作捕捉技术获取桌面3D眼镜的六自由度信息和3D交互控制笔的六自由度信息，其中，所述桌面3D眼镜，包括快门式主动3D眼镜和4个反光标记点组成的刚体；桌面3D显示载体模块，与所述动作捕捉模块连接，并由主动式3D显示器组成；交互控制模块，包括所述3D交互控制笔，所述3D交互控制笔包括2个LED光源、惯性传感单元IMU和控制电路；显示模块，包括3D显示运算部分，与增强现实AR显示部分，所述3D显示算法部分用于获取所述桌面3D眼镜的位置信息，所述AR显示部分，包括高清摄像头，以捕捉真实的场景，并显示虚拟物体与真实场景相结合的画面。从而能够立体地在桌面呈现教育过程。而且不需要牺牲一半的亮度，从而能够提高用户的体验感。
附图说明
[0016]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：
[0017]图1为本申请提供的一种桌面3D教育系统的结构示意图；
[0018]图2为本申请提供的一种桌面3D教育系统的结构示意图；
[0019]图3为本申请提供的一种桌面3D教育系统的结构示意图；
[0020]图4为本申请提供的一种桌面3D教育系统的结构示意图。
具体实施方式
[0021]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。在
本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a、b和c可以是单个，也可以是多个。值得注意的是，“至少一项(个)”还可以解释成“一项(个)或多项(个)”。
[0022]需要说明的是，本申请中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种桌面3D教育系统，其特征在于，所述桌面3D教育系统包括：动作捕捉模块，通过光学动作捕捉技术获取桌面3D眼镜的六自由度信息和3D交互控制笔的六自由度信息，其中，所述桌面3D眼镜，包括快门式主动3D眼镜和4个反光标记点组成的刚体；桌面3D显示载体模块，与所述动作捕捉模块连接，并由主动式3D显示器组成；交互控制模块，包括所述3D交互控制笔，所述3D交互控制笔包括2个LED光源、惯性传感单元IMU和控制电路；显示模块，包括3D显示运算部分，与增强现实AR显示部分，所述3D显示算法部分用于获取所述桌面3D眼镜的位置信息，所述AR显示部分，包括高清摄像头，以捕捉真实的场景，并显示虚拟物体与真实场景相结合的画面。2.根据权利要求1所述的桌面3D教育系统，其特征在于，所述桌面3D教育系统还包括：控制模块，包括运算主机，以及与所述运算主机相应的计算软件，用于数据计算、合成处理的数据，以及运行相应的软件。3.根据权利要求1所述的桌面3D教育系统，其特征在于，所述显示模块，还包括：桌面3D视角跟踪部分，用于获取所述3D眼镜的六自由度信息，以结合3D立体显示技术计算合适的画面，并根据所述3D眼镜的位置信息实时调整画面，将虚拟的内容在显示载体屏幕前方立体化呈现。4.根据权利要求1所述的桌面3D教育系统，其特征在于，所述3D交互控制笔，采用光惯融合的技术方案，以获取稳定的六自由度信息，其中，采用动作捕捉方式捕捉所述3D交互控制笔的标记点，以获得所述3D交互控制笔的位置三自由度信息，采用交互笔中的IMU提供旋转三自由度信息。5.根据权利要求4所述的桌面3D教育系统，其特征在于，所述桌面3D教育系统还包括，3D交互内容，通过所述3D交互控制笔的六自由度信...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘嘉兴，许秋子，
申请(专利权)人：深圳市瑞立视多媒体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：