面向中学实验的投影式实物交互桌面系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种面向中学实验的投影式实物交互桌面系统和方法，其中系统包括：桌面；实物对象，根据实验内容3D打印获得，置于桌面上；3D体感摄影机，实时拍摄实物对象的深度图像，并将深度图像传输给计算机；计算机，根据实验内容构建虚拟实验场景，调整虚拟相机的内外参数，实时通过所述的深度图像识别实物对象的位姿，实时调整虚拟实验场景的位姿与实物对象进行配准；投影仪，实时将调整后的虚拟实验场景投射至桌面，实现虚实融合呈现。本发明专利技术的系统支持实物对象的实时交互以及虚实融合投影显示。

Projection interactive desktop system and method for middle school experiment

【技术实现步骤摘要】
面向中学实验的投影式实物交互桌面系统和方法
本专利技术涉及空间增强现实
，尤其涉及一种面向中学实验的投影式实物交互桌面系统和方法。
技术介绍
部分微观或者宏观实验现象超出人类视觉范围，难以在实验中呈现。因此，虚拟现实(VirtualReality)和增强现实(AugmentedReality)技术被广泛应用于实验教学，它的优势在于将难以观察的事物或者现象在虚拟环境或者真实环境中展示出来，使一些抽象的内容形象化，无法呈现的内容变得可视化。虚拟现实和增强现实技术将教学内容融入互动媒体，每个学习者在使用的过程中都会因为交互方式的不同而有不一样的学习过程。虚拟现实和增强现实式实验教学以交互方式的不同主要分为三大类，分别是桌面键鼠交互、VR手柄交互、交互件重定位交互。桌面键鼠交互式的实验教学是学生通过浏览器验证登录到网上进入三维虚拟实验室中，使用鼠标、键盘等输入设备实现虚拟实验的交互(参考文献：吕琼，李锐.基于Web的虚拟力学实验室系统的研究与实现[J].电脑知识与技术，2009，5(11))。这种方式缺乏真实实验的操作感；VR手柄本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向中学实验的投影式实物交互桌面系统，其特征在于，包括：/n桌面；/n实物对象，根据实验内容3D打印获得，置于桌面上；/n3D体感摄影机，实时拍摄实物对象的深度图像，并将深度图像传输给计算机；/n计算机，根据实验内容构建虚拟实验场景，调整虚拟相机的内外参数，实时通过所述的深度图像识别实物对象的位姿，实时调整虚拟实验场景的位姿与实物对象进行配准；/n投影仪，实时将调整后的虚拟实验场景投射至桌面，实现虚实融合呈现。/n

【技术特征摘要】
1.一种面向中学实验的投影式实物交互桌面系统，其特征在于，包括：
桌面；
实物对象，根据实验内容3D打印获得，置于桌面上；
3D体感摄影机，实时拍摄实物对象的深度图像，并将深度图像传输给计算机；
计算机，根据实验内容构建虚拟实验场景，调整虚拟相机的内外参数，实时通过所述的深度图像识别实物对象的位姿，实时调整虚拟实验场景的位姿与实物对象进行配准；
投影仪，实时将调整后的虚拟实验场景投射至桌面，实现虚实融合呈现。


2.根据权利要求1所述的面向中学实验的投影式实物交互桌面系统，其特征在于，所述的3D体感摄影机为KinectV2.0。


3.根据权利要求1所述的面向中学实验的投影式实物交互桌面系统，其特征在于，所述的虚拟实验场景内包含虚拟模型，所述虚拟模型与实物对象一一对应。


4.一种基于权利要求1～3任一项所述的面向中学实验的投影式实物交互桌面系统的面向中学实验的投影式实物交互方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)根据实验内容，设计实验流程，采用计算机构建虚拟模型及虚拟实验场景；根据虚拟模型3D打印获得实物对象；
(2)对所述的面向中学实验的投影式实物交互桌面系统中的坐标系进行配准；
(3)通过3D体感摄影机实时获取实物对象的深度图像，计算机根据深度图像识别实物对象的位姿；
(4)通过计算机在虚拟场景中建立与真实场景中的投影仪内外参一致的虚拟相机，进行虚拟实验场景的渲染；
(5)计算机根据实物对象的位姿实时调整对应虚拟模型的位姿，将二者配准；将调整后的虚拟实验场景通过投影仪投射至桌面，实现虚实融合呈现。...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘志庚，袁庆曙，王若楠，
申请(专利权)人：杭州师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33