[发明专利]一种基于增强现实的嵌入式教学模型及其方法

权利要求书

1.一种基于增强现实的嵌入式教学模型，其特征在于：包括嵌入式开发板、标记卡、摄像机和投影仪；所述嵌入式开发板分别与摄像机和投影仪连接；将虚拟三维模型叠加在所述标记卡上；所述摄像机用于拍摄包括标记卡的真实场景，并将视频传给嵌入式开发板；所述嵌入式开发板接收到摄像机传来的视频后，识别标记卡的位置，利用增强现实技术，对虚拟三维模型进行叠加，并将合成影像传给投影仪，投影仪将合成影像输出到投影屏幕上显示。

2.如权利要求1所述的基于增强现实的嵌入式教学模型，其特征在于：所述嵌入式开发板，是一个基于X86架构的嵌入式开发板，其中内嵌一个X86架构的处理器和一个FPGA，两者通过PCI-E总线相连；嵌入式开发板通过AV接口与摄像机连接，通过VGA接口与投影仪连接；AV接口与FPGA之间，有模数转换芯片和视频解码芯片，嵌入式开发板通过AV接口来接收摄像机发来的模拟视频信号，并转换为数字视频信号传递给FPGA，由FPGA做白平衡、滤波降噪处理后，再传递给处理器进行处理；处理器识别标记卡的位置和坐标角度，将虚拟三维模型叠加在标记卡位置处，提供模型平移、旋转、放缩、更换、动画控制功能，并实时输出合成图像。

3.如权利要求1所述的基于增强现实的嵌入式教学模型，其特征在于：所述标记卡是一种起到标记作用的物体，是一个由黑白两色构成的图案所绘制的图形标记卡；所述嵌入式开发板通过标定标记卡的位置和角度，将虚拟模型叠加在标记卡上。

4.一种基于增强现实的嵌入式教学模型的方法，其特征在于，包括如下步骤：

首先，将标记卡固定在合适的位置，初始化摄像机的相应参数，以便从摄像机获取正确的拍摄帧图像；

然后，当通过摄像机获取帧图像后，对帧图像做白平衡、滤波降噪处理，从帧图像中寻找事先规定的标记卡位置，以及标记卡相对于摄像机拍摄的角度；

当找到标记卡位置之后，计算摄像机相对于探测到的标识的投影变换矩阵，将摄像机拍摄位置的坐标系转换为标记卡所在位置的坐标系，从而在探测到的标记卡上叠加虚拟三维模型；

最后，将叠加虚拟三维模型提供模型平移、旋转、放缩、更换、动画控制后，通过投影仪输出叠加后的虚拟三维模型。