雷射導覽系統及其運行方法
2023-10-30 04:15:37 1
專利名稱：雷射導覽系統及其運行方法
技術領域：
本發明屬於ー種自動控制技術領域，也屬於多媒體技術領域，具體是ー種利用影像攝取和分析控制技術實現對展品進行自動解說的設備。特別是ー種利用雷射引導的雷射導覽系統。可用於各種展示展覽和宣傳教育場所。
背景技術：
近年來，隨著人們閒暇時間和收入的增多，參觀博物館、科技館等場所不僅成為時尚，而且成為人們學習、獵奇、尋根、休閒等方面精神生活的需要。而參觀者的收效如何，很大程度上依賴於參觀時講解人員的講解質量的高低。隨著時代的發展和社會的進步，博物館、紀念館、科技館等各種展館的講解事業進入了一個新的發展階段，觀眾的精神文化需求在不斷提高，漸漸不再需要簡單的說教式講解。縱觀國內大多數博物館、紀念館、科技館的講解員，由於年齡、學識的差異或者客觀環境和工作背景的特殊性，往往還在進行著簡單重複性、機械性的勞動，只注重外表、外形，而內在知識沉澱積累不夠，不能滿足參觀者對講解內容精度和深度了解的需求。展覽館內，如何讓參觀者能在安靜情況下參觀並聽到講解員柔和而甜美的講解，而不是以為自己走進了菜市場。諸如此類，在博物館、科技館以及行業的展會等等需要ー個人對很多人講解而環境不是很安靜的情況下，如何達到清晰的講解和聽取效果？因此，特別需要提出ー種方便地隨機講解展品的自動解說設備，省去了解說員的長期培訓和解說員的辛勞解說工作，並且能夠更方便地使參觀者得到高水平的解說，提高展覽和宣傳教育的效果。
發明內容
本發明為解決上述技術問題，提出ー種雷射導覽系統，該系統結構設計新穎，運行簡便，成本低，能大大提高展覽宣傳的效果，増加參觀的樂趣。本發明的目的是通過以下技術方案實現的雷射導覽系統，其特徵是設有雷射筆式的手持雷射發生器、高清攝像裝置、控制器和發聲器，雷射發生器單獨設置，為小功率單束紅色雷射發生器；高清攝像裝置為ー個或數個，它與所述控制器進行信號和控制連接；在控制器中設有CPU、圖像採集模塊、坐標-語音對應設置模塊和雷射圖像識別點讀模塊，另外設有存儲器、主板電路和電源；所述圖像採集模塊其結構實現的功能是收集攝像頭所傳輸的每一幀圖像的壓縮編碼，並將其還原為RGB三基色編碼的圖像以供後端模塊處理；所述坐標-語音對應設置模塊其結構實現的功能是進行圖像中點讀區域的設置及點讀區域對應語音的設置，所述點讀區域當收到雷射筆的定點信號時如果雷射光斑落在該區域中，該區域對應語音編碼的語音就會被播放；所述雷射圖像識別點讀模塊是由雷射起始信號傳遞模塊、圖像預處理模塊、雷射光斑查找模塊、光斑坐標計算模塊、坐標-語音對應模塊和語音發聲模塊構成，結構實現的功能具體是該模塊啟動後，通過圖像預處理模塊從所述圖像採集模塊獲取一幅圖像，進行均值濾波處理後作為識別光斑的基準背景圖像傳輸給雷射光斑查找模塊；然後圖像預處理模塊進入等待雷射起始/終止狀態；當用戶開啟雷射筆上的雷射開關時，所述圖像預處理模塊啟動，獲取當前圖像，進行均值濾波處理作為待處理圖像傳輸給雷射光斑查找模塊；雷射光斑查找模塊將待處理圖像與基準背景圖像相比較，根據雷射光斑特徵，找出待處理圖像中符合設定光斑特徵的圖像區域並傳遞給光斑坐標計算模塊；光斑坐標計算模塊計算出此區域的中心點坐標並將其傳遞給坐標-語音對應模塊；坐標-語音對應模塊判斷此中心點坐標是否處於坐標-語音對應設置模塊所設置的點讀區域，若是則查找對應語音，並將語音波形送至語音發聲模塊進行發聲，完成一次點讀操作；所述雷射起始信號傳遞模塊雷射筆在按下雷射開關時，通過無線傳輸方式同步傳輸一路持續的鍵盤信號到計算機，鬆開雷射開關時此鍵盤信號傳輸停止，這一路鍵盤信號起始信號作為圖像預處理模塊的啟動信號，鍵盤信號的終止信號作為點讀的定點信號。本發明進ー步實施和完善補充方案是還設有內部網絡，該內部網絡與所述高清攝像機、控制器連通，並與網際網路聯通，通過網際網路與遠程計算機、控制器聯通。所述雷射發生器與控制器之間，控制器與發聲器之間設有無線聯通裝置。所述雷射筆分序號設置，並配備對應發聲的耳機，進行多人同時收聽単獨的或不同的講解。本雷射導覽系統的運行方法其特徵是包括以下步驟I)設置攝像裝置在展覽現場設置一到數個高清攝像裝置，設置攝像裝置的個數和位置以能獲取一個能顯示出全場每件展品的全景清晰圖片為準；2)錄製音頻將每個展品的音頻信息錄製成音頻文件，存儲於控制器的存儲器裡；3)形成展品分區圖在上述第I)步獲取的全景圖上進行人エ按實際展品位置和大小進行分區，即用圓圈或方框標出每個展品在全景圖中所在的位置和區域，並重新掃描後，將標出每件展品位置和區域的全景圖輸入控制器裡，在控制器裡實現全景圖片中展品位置、大小分區和標註區號，即在控制器裡形成展品位置分區圖，作為判斷要講解展品位置的基準背景圖像；4)操作導覽雷射發生器即雷射首先打開雷射發生器，讓雷射照射在要解說的展品上，然後關閉雷射發生器；5)解說詞通過發聲器發出雷射筆在按下雷射開關時，通過無線傳輸方式同步傳輸一路持續的鍵盤信號到計算機，鬆開雷射開關時此鍵盤信號傳輸停止，這一路鍵盤信號起始信號作為攝取圖像的啟動信號，鍵盤信號的終止信號作為點讀的定點信號；攝像機獲取當前圖像後，進行均值濾波處理作為待處理圖像，待處理圖像與基準背景圖像相比較，根據雷射光斑特徵，找出待處理圖像中符合設定光斑特徵的圖像區域並計算出此區域的中心點坐標；判斷此中心點坐標是否處於所設置的點讀區域，若是則查找對應語音文件，並將語音波形送至語音發聲器進行發聲，完成一次雷射導覽解說操作；6)重複上述4)、5)步驟。本發明的有益效果本發明在運行時，展覽工作人員或參觀人員手持雷射發射器，打開雷射發射開關，可隨意指向展示場地中任意ー個展品，當需要講解其中ー個展品時，只要讓雷射停留在該展品上並關閉雷射發射器即可。攝像頭立刻把帶雷射指示位置的全景圖攝取並傳給控制器，控制器即刻從全景分區圖中觸定展品的區號，並調出相應的解說音頻文件，通過發聲器進行講解。當展品位置進行變換或展品更換時，將全景圖重新分區輸入控制器，控制器重新分區標號，確定全景分區圖即可。而且可以實現遠程服務，對任何ー個地方的展區，只要確定了分區圖通過網絡傳給當地的控制器即可。本發明具有以下諸多優點1、清晰即點即聽受眾點到就能聽到，近乎零延遲的實時展示信息互動。2、精準高效檢索知識信息零延時直接檢索，真正做到「即點即讀」;每個識別點對應獨立的音頻文件，避免信息錯亂的現象出現；3、宇括海量信息近乎無限的信息收錄空間供您使用。與此同時，靈活的信息掌控使得信息含量收放自如，內容準確性極高。4、復現循環展示突破檢索順序的限制。根據自身需求，所有的信息任您隨點隨讀。5、支持多國語種支持全世界大部分語種的語音播放，實現信息無國界。6、兼具個體團組支持廣域收聽和個人收聽兩種模式，輕鬆應對不同展示場合的
需要7、開發周期短暫開發模式簡潔，內容更新便利，對客戶的需求反應極其敏捷。8、遠程終端維護無論在全球任何地方，都能按照客戶需求進行即時更新與維護，聞效靈活。9、超值性價比率與現行主流展示技術的資金投入相比頗為實惠，維護成本也非常低廉，物超所值。10、綠色環保エ藝電磁、輻射等各項技術指標均通過國家相關技術認證。硬體設備採用多種可降解材料打造，無對人體和自然環境的有害物排放。11、應用行業廣泛任何需要進行信息有聲化展示的領域皆可採用。12、技術模式多祥不受展示信息媒介的類型、環境、距離、外部結構和內容等方面的限制。
圖1是本發明的結構與數據流的示意圖；圖2是本發明的像採集模塊結構功能示意；圖3是本發明的坐標——語音對應設置模塊的結構功能示意圖；圖4是本發明的雷射圖像識別、點讀模塊的結構功能示意圖；圖5是本發明的圖像預處理模塊的結構功能示意圖；圖6是本發明的雷射光斑查找模塊的結構功能示意圖；圖7是本發明的光斑坐標計算模塊的結構功能示意圖；圖8是本發明的坐標——語音對應模塊的結構功能示意；圖9是本發明的語音發聲模塊；圖10是本發明的基準背景圖像示意圖；圖11是本發明的硬體結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進ー步說明，參見附圖，雷射導覽系統，設置在ー個80平米的展廳裡，設有雷射筆4個、高清攝像頭4個、控制器I個和無線音箱4個，雷射筆為小功率單束紅色雷射發生器，雷射識別點精確到5*5CM2 ；4個高清攝像頭分別對準展廳的東、西、南、北四面，它與所述控制器進行信號和控制連接；在控制器中設有CPU、圖像採集模塊、坐標-語音對應設置模塊和雷射圖像識別點讀模塊，另外設有存儲器、主板電路和電源；所述圖像採集模塊其結構實現的功能是收集攝像頭所傳輸的每一幀圖像的壓縮編碼，並將其還原為RGB三基色編碼的圖像以供後端模塊處理；所述坐標-語音對應設置模塊其結構實現的功能是進行圖像中點讀區域的設置及點讀區域對應語音的設置，所述點讀區域當收到雷射筆的定點信號時如果雷射光斑落在該區域中，該區域對應語音編碼的語音就會被播放；所述雷射圖像識別點讀模塊是由雷射起始信號傳遞模塊、圖像預處理模塊、雷射光斑查找模塊、光斑坐標計算模塊、坐標-語音對應模塊和語音發聲模塊構成，結構實現的功能具體是該模塊啟動後，通過圖像預處理模塊從所述圖像採集模塊獲取一幅圖像，進行均值濾波處理後作為識別光斑的基準背景圖像傳輸給雷射光斑查找模塊；然後圖像預處理模塊進入等待雷射起始/終止狀態；當用戶開啟雷射筆上的雷射開關時，所述圖像預處理模塊啟動，獲取當前圖像，進行均值濾波處理作為待處理圖像傳輸給雷射光斑查找模塊；雷射光斑查找模塊將待處理圖像與基準背景圖像相比較，根據雷射光斑特徵，找出待處理圖像中符合設定光斑特徵的圖像區域並傳遞給光斑坐標計算模塊；光斑坐標計算模塊計算出此區域的中心點坐標並將其傳遞給坐標-語音對應模塊；坐標-語音對應模塊判斷此中心點坐標是否處於坐標-語音對應設置模塊所設置的點讀區域，若是則查找對應語音，並將語音波形送至語音發聲模塊進行發聲，完成一次點讀操作；所述雷射起始信號傳遞模塊雷射筆在按下雷射開關時，通過2. 4G無線傳輸方式同步傳輸一路持續的鍵盤信號到計算機，鬆開雷射開關時此鍵盤信號傳輸停止，這一路鍵盤信號起始信號作為圖像預處理模塊的啟動信號，鍵盤信號的終止信號作為點讀的定點信號；還設有內部網絡，該內部網絡與所述高清攝像機、控制器連通，並與網際網路聯通，通過網際網路與遠程計算機、控制器聯通。所述雷射發生器與控制器之間，控制器與發聲器之間設有無線聯通裝置。本雷射導覽系統的運行方法其特徵是包括以下步驟I)設置攝像頭和雷射筆在展覽現場設置4個高清攝像頭，設置攝像頭的個數和位置以能獲取一個能顯示出全場每件展品的全景清晰圖片為準；雷射筆為市售紅光雷射筆；2)錄製音頻將每個展品的音頻信息錄製成音頻文件，存儲於控制器的存儲器裡；3)形成展品分區圖在上述第I)步獲取的全景圖上進行人エ按實際展品位置和大小進行分區，即用圓圈或方框標出每個展品在全景圖中所在的位置和區域，並重新掃描後，將標出每件展品位置和區域的全景圖輸入控制器裡，在控制器裡實現全景圖片中展品位置、大小分區和標註區號，本實例中共分出大小280個分區，對應現場280個展品，在控制器裡形成展品位置分區圖，作為判斷要講解展品位置的基準背景圖像；4)操作導覽雷射發生器即雷射筆首先打開雷射筆，讓雷射照射在要解說的展品上，然後關閉雷射筆；5)解說詞通過發聲器發出雷射筆在按下雷射開關時，通過無線傳輸方式同步傳輸一路持續的鍵盤信號到計算機，鬆開雷射開關時此鍵盤信號傳輸停止，這一路鍵盤信號起始信號作為攝取圖像的啟動信號，鍵盤信號的終止信號作為點讀的定點信號；攝像機獲取當前圖像後，進行均值濾波處理作為待處理圖像，待處理圖像與基準背景圖像相比較，根據雷射光斑特徵，找出待處理圖像中符合設定光斑特徵的圖像區域並計算出此區域的中心點坐標；判斷此中心點坐標是否處於所設置的點讀區域，若是則查找對應語音文件，並將語音波形送至語音發聲器進行發聲，完成一次雷射導覽解說操作。6)重複上述4)、5)步驟。本實施例在現場試用3個月，解說員只是做了一天簡單的培訓，有時不設解說員，讓參觀者自己拿雷射筆隨意看，收到很好的效果，參觀者興趣大増。
權利要求
1.一種雷射導覽系統，其特徵是設有雷射筆式的手持雷射發生器、高清攝像裝置、控制器和發聲器，雷射發生器單獨設置，為小功率單束紅色雷射發生器；高清攝像裝置為一個或數個，它與所述控制器進行信號和控制連接；在控制器中設有CPU、圖像採集模塊、坐標-語音對應設置模塊和雷射圖像識別點讀模塊，另外設有存儲器、主板電路和電源；所述圖像採集模塊其結構實現的功能是收集攝像頭所傳輸的每一幀圖像的壓縮編碼，並將其還原為RGB三基色編碼的圖像以供後端模塊處理；所述坐標-語音對應設置模塊其結構實現的功能是進行圖像中點讀區域的設置及點讀區域對應語音的設置，所述點讀區域當收到雷射筆的定點信號時如果雷射光斑落在該區域中，該區域對應語音編碼的語音就會被播放；所述雷射圖像識別點讀模塊是由雷射起始信號傳遞模塊、圖像預處理模塊、雷射光斑查找模塊、光斑坐標計算模塊、坐標-語音對應模塊和語音發聲模塊構成，結構實現的功能具體是該模塊啟動後，通過圖像預處理模塊從所述圖像採集模塊獲取一幅圖像，進行均值濾波處理後作為識別光斑的基準背景圖像傳輸給雷射光斑查找模塊；然後圖像預處理模塊進入等待雷射起始/終止狀態；當用戶開啟雷射筆上的雷射開關時，所述圖像預處理模塊啟動，獲取當前圖像，進行均值濾波處理作為待處理圖像傳輸給雷射光斑查找模塊；雷射光斑查找模塊將待處理圖像與基準背景圖像相比較，根據雷射光斑特徵，找出待處理圖像中符合設定光斑特徵的圖像區域並傳遞給光斑坐標計算模塊；光斑坐標計算模塊計算出此區域的中心點坐標並將其傳遞給坐標-語音對應模塊；坐標-語音對應模塊判斷此中心點坐標是否處於坐標-語音對應設置模塊所設置的點讀區域，若是則查找對應語音，並將語音波形送至語音發聲模塊進行發聲，完成一次點讀操作；所述雷射起始信號傳遞模塊:雷射筆在按下雷射開關時，通過無線傳輸方式同步傳輸一路持續的鍵盤信號到計算機，鬆開雷射開關時此鍵盤信號傳輸停止，這一路鍵盤信號起始信號作為圖像預處理模塊的啟動信號，鍵盤信號的終止信號作為點讀的定點信號。
2.根據權利要求1所述的雷射導覽系統，其特徵是還設有內部網絡，該內部網絡與所述高清攝像機、控制器連通，並與網際網路聯通，通過網際網路與遠程計算機、控制器聯通。
3.根據權利要求1所述的雷射導覽系統，其特徵是所述雷射發生器與控制器之間，控制器與發聲器之間設有無線聯通裝置。
4.根據權利要求1所述的雷射導覽系統，其特徵是所述雷射筆分序號設置，並配備對應發聲的耳機，進行多人同時收聽單獨的或不同的講解。
5.根據權利要求1、2、3、4中之一所述的雷射導覽系統，其特徵是它的運行方法具有以下步驟1)設置攝像裝置在展覽現場設置一到數個高清攝像裝置，設置攝像裝置的個數和位置以能獲取一個能顯示出全場每件展品的全景清晰圖片為準；2)錄製音頻將每個展品的音頻信息錄製成音頻文件，存儲於控制器的存儲器裡；3)形成展品分區圖在上述第I)步獲取的全景圖上進行人工按實際展品位置和大小進行分區，即用圓圈或方框標出每個展品在全景圖中所在的位置和區域，並重新掃描後，將標出每件展品位置和區域的全景圖輸入控制器裡，在控制器裡實現全景圖片中展品位置、 大小分區和標註區號，即在控制器裡形成展品位置分區圖，作為判斷要講解展品位置的基準背景圖像；4)操作導覽雷射發生器即雷射首先打開雷射發生器，讓雷射照射在要解說的展品上，然後關閉雷射發生器；5) 解說詞通過發聲器發出雷射筆在按下雷射開關時，通過無線傳輸方式同步傳輸一路持續的鍵盤信號到計算機，鬆開雷射開關時此鍵盤信號傳輸停止，這一路鍵盤信號起始信號作為攝取圖像的啟動信號，鍵盤信號的終止信號作為點讀的定點信號；攝像機獲取當前圖像後，進行均值濾波處理作為待處理圖像，待處理圖像與基準背景圖像相比較，根據雷射光斑特徵，找出待處理圖像中符合設定光斑特徵的圖像區域並計算出此區域的中心點坐標；判斷此中心點坐標是否處於所設置的點讀區域，若是則查找對應語音文件，並將語音波形送至語音發聲器進行發聲，完成一次雷射導覽解說操作；6)重複上述4)、5)步驟。
全文摘要
本發明公開了一種雷射導覽系統，設有雷射筆、高清攝像裝置、控制器和發聲器；在控制器中設有CPU、圖像採集模塊、坐標-語音對應設置模塊和雷射圖像識別點讀模塊，另外設有存儲器、主板電路和電源；還設有內部網絡，該內部網絡與所述高清攝像機、控制器連通，並與網際網路聯通，通過網際網路與遠程計算機、控制器聯通。運行方法具有以下步驟1)設置攝像裝置；2)錄製音頻；3)形成展品分區圖；4)操作導覽雷射發生器即雷射筆；5)解說詞通過發聲器發出。6)重複上述4)、5)步驟。本發明適用於各種展覽館、博物館、展會，可自動解說；結構設計新穎，運行簡便，成本低，能大大提高展覽宣傳的效果，增加參觀的樂趣。
文檔編號G09F27/00GK103021304SQ20121026969
公開日2013年4月3日 申請日期2012年8月1日 優先權日2012年8月1日
發明者高建源, 張陽 申請人:頓麗波