專(zhuān)利名稱(chēng)：將計(jì)算機(jī)生成的效果疊加到實(shí)況圖象的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交互式觀察設(shè)備。尤其涉及一種裝置，該裝置在顯示集成有與位置相關(guān)的計(jì)算機(jī)生成的聲音和圖象效果的實(shí)況展覽點(diǎn)時(shí)提供了一種可以多種自由度來(lái)操縱觀察器的方法和裝置。而且，這種方法和裝置能夠按要求進(jìn)行疊加顯示，該疊加可由非熟練公眾進(jìn)行操作和控制。
背景技術(shù)：
很多歷史的、自然的和物理展覽景點(diǎn)，如國(guó)家公園的展覽點(diǎn)，是依靠書(shū)報(bào)、海報(bào)或人的講述來(lái)傳達(dá)發(fā)生在該展覽點(diǎn)的歷史事件。這些展示手段雖然花費(fèi)比較少，但卻不能給參觀者提供發(fā)生在實(shí)際展示點(diǎn)的歷史事件的真實(shí)再現(xiàn)。實(shí)際上，只有“人力密集”的再現(xiàn)表演，如那些在國(guó)內(nèi)戰(zhàn)爭(zhēng)現(xiàn)場(chǎng)使用演員進(jìn)行的表演，為參觀者提供了有效的歷史事件的現(xiàn)場(chǎng)表演。但是人力密集的再現(xiàn)表演花費(fèi)昂貴，難于安排并經(jīng)常會(huì)破壞展示點(diǎn)。當(dāng)安排有再現(xiàn)表演時(shí)，參觀者往往會(huì)蜂擁到展示地使展示地?fù)頂D不堪。由于這些原因，在展示地很少安排人再現(xiàn)表演。
另外，人力密集進(jìn)行再現(xiàn)表演的方法不能用于再現(xiàn)自然現(xiàn)象如圣·海倫山的爆發(fā)，神話(huà)遭遇如Loch Ness怪物的形象，或人類(lèi)的成就如建造Rushmore山。對(duì)這些類(lèi)型的展覽，展覽者一般借助電影，照片或動(dòng)畫(huà)以再現(xiàn)歷史事件。但是，這些展示手段往往使參觀者的注意力集中到電視屏幕上，而不是展覽地本身。這樣，就需要一種能夠提供真實(shí)的再現(xiàn)并使參觀者的興趣集中在展覽地的展示方法。進(jìn)一步需要一種不需要“人力密集”的再現(xiàn)表演的展示手段。
也已經(jīng)有了不同于上述的那些方法觀察展覽地的展示方法。有時(shí)使用的一種展示工具是用硬幣操作的放大裝置。例如，這種放大裝置可能安裝在風(fēng)景眺望點(diǎn)或一個(gè)高層建筑上使參觀者能夠看到放大的自然景色。雖然這些放大裝置確實(shí)提供給參觀者當(dāng)時(shí)展覽地的放大的圖象，它們不能再現(xiàn)或再表演該展示地發(fā)生的歷史事件，這樣，就需要一種展示工具，它可以提供展覽地的風(fēng)景并在放大的風(fēng)景上顯示再現(xiàn)的歷史事件。
有時(shí)頭安裝的模擬現(xiàn)實(shí)顯示器或吊桿安裝的模擬現(xiàn)實(shí)裝置也作為展示工具。但是，這些模擬現(xiàn)實(shí)裝置不能與現(xiàn)有展示地進(jìn)行交互操作來(lái)為用戶(hù)提供歷史再現(xiàn)。而且，這些模擬現(xiàn)實(shí)裝置一般比較脆弱不適于長(zhǎng)期在戶(hù)外環(huán)境中使用。這樣，就需要一種結(jié)實(shí)的觀察裝置來(lái)和真實(shí)的展示地結(jié)合在一起產(chǎn)生模擬現(xiàn)實(shí)的再現(xiàn)。
有一些眾所周知的處理可以通過(guò)用戶(hù)自由操縱來(lái)生成計(jì)算機(jī)圖象并實(shí)時(shí)地疊加到自然景點(diǎn)上。例如，有一些正在進(jìn)行的軍事應(yīng)用為步兵訓(xùn)練應(yīng)用提供了這種功能。但是，所有已知的這種類(lèi)型的產(chǎn)品都使用昂貴的液晶顯示(LCD)技術(shù)來(lái)疊加圖象。而且，這些現(xiàn)有的裝置沒(méi)有一個(gè)能夠?yàn)榱颂摂M現(xiàn)實(shí)疊加而使用能夠與更高端部件互換的低成本的技術(shù)。而且，這些處理都沒(méi)有將疊加處理與同步聲象效果處理結(jié)合在一起?，F(xiàn)有技術(shù)既沒(méi)有被集成在展示工具結(jié)構(gòu)中以使公眾與之交互，也沒(méi)有采用一個(gè)結(jié)構(gòu)化的過(guò)程允許參觀者進(jìn)行交互操作。現(xiàn)有裝置也不支持物理上可刪除的內(nèi)容。這樣就需要為便宜的用于將計(jì)算機(jī)生成的圖象疊加到參觀的圖象上的展示工具以提供一種用于用戶(hù)交互的現(xiàn)場(chǎng)可替置的內(nèi)容，以及同步的聲音和圖象效果處理應(yīng)用。
發(fā)明總結(jié)本發(fā)明通過(guò)提供一種允許通過(guò)公眾操作將計(jì)算機(jī)生成的音象效果疊加到實(shí)況圖象上的展示輔助裝置的裝置和方法來(lái)滿(mǎn)足上述需要。本發(fā)明的實(shí)施方式允許根據(jù)用戶(hù)的要求顯示模擬現(xiàn)實(shí)再現(xiàn)和擴(kuò)充的現(xiàn)實(shí)再現(xiàn)。
本發(fā)明的各方面使用戶(hù)可以與展示地進(jìn)行較現(xiàn)有技術(shù)展示工具的更好的交互。本發(fā)明的各方面允許用戶(hù)通過(guò)一個(gè)觀察裝置來(lái)參觀真正的展覽地并在展覽地有興趣的點(diǎn)上根據(jù)需要生成再現(xiàn)。在參觀展覽地時(shí)，可以確定人正在參觀哪個(gè)位置并可以向用戶(hù)顯示視覺(jué)和音頻信息包括效果仿真，歷史電影膠片疊加，以及重要事件的教育類(lèi)型的動(dòng)畫(huà)。在用戶(hù)參觀實(shí)際的展覽地時(shí)為用戶(hù)操作和顯示這在以前都是不可能的。只有本發(fā)明提供了一種適于公眾使用(室內(nèi)和戶(hù)外)的裝置和一個(gè)允許用戶(hù)交互地操作和要求用于修飾肉眼可見(jiàn)的和不借助工具耳朵聽(tīng)到的效果的疊加效果從而使展覽地看上去就象它過(guò)去曾經(jīng)有的樣子或它在未來(lái)某一時(shí)刻的樣子。
一方面，本發(fā)明提供一個(gè)包括觀測(cè)部分即所謂的圖象頭的觀測(cè)裝置來(lái)進(jìn)行操作。用戶(hù)投入一個(gè)代用幣如果本發(fā)明設(shè)置為要求這么做的活。投入代用幣后，用戶(hù)可以啟動(dòng)觀測(cè)部分，將其對(duì)準(zhǔn)展覽地有興趣的任何點(diǎn)，然后按下開(kāi)始按鈕。當(dāng)用戶(hù)按開(kāi)始按鈕時(shí)，一個(gè)計(jì)時(shí)器顯示剩余觀測(cè)時(shí)間。觀察裝置初始化時(shí)確定它相對(duì)于初始方向的位置并確定需顯示給用戶(hù)的圖畫(huà)內(nèi)容。觀察裝置然后提供一個(gè)自然的展覽地的“透過(guò)鏡頭”的景象。一連串的聲音講述會(huì)開(kāi)始告訴觀察者關(guān)于展覽地的信息。提供信息給用戶(hù)以指導(dǎo)其朝向現(xiàn)場(chǎng)景點(diǎn)的正確的觀察點(diǎn)。當(dāng)該觀察點(diǎn)可見(jiàn)或出現(xiàn)在觀察窗口的中心時(shí)，觀察裝置識(shí)別用戶(hù)關(guān)于其它信息的要求。觀察裝置之后會(huì)將計(jì)算機(jī)生成的效果疊加到景點(diǎn)的“透過(guò)鏡頭”的圖象上。
另一方面，本發(fā)明是一個(gè)包括用于封裝集成電子系統(tǒng)的圖象頭的展覽觀察裝置。為了動(dòng)態(tài)的和相關(guān)的生成并將聲音和圖象效果疊加到通過(guò)展覽觀察裝置觀察到的自然光源下的展覽點(diǎn)上。該集成電子系統(tǒng)是可再配置的。展示觀察裝置還包括一個(gè)用于用戶(hù)控制圖象頭的移動(dòng)的頭支架。展示觀察裝置還可能包括一個(gè)連接到頭支架上的用于保持展示觀察裝置穩(wěn)定的支架，它還使用戶(hù)可以接近該展示觀察裝置。集成電子系統(tǒng)可操作產(chǎn)生聲音信號(hào)，圖象頭可能包括一個(gè)廣播該聲音信號(hào)的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
在另一方面，展示觀察裝置可能包括一個(gè)位置跟蹤系統(tǒng)以確定展示觀察裝置的仰角和方位角使得視覺(jué)效果可以被協(xié)調(diào)，產(chǎn)生并疊加到通過(guò)展示觀察裝置觀察到的正常自然光源下的展示點(diǎn)上。在其它裝置中，位置跟蹤系統(tǒng)可能包括一個(gè)電磁測(cè)量裝置或數(shù)字軸編碼器。
在另外一方面，觀察裝置的集成電子系統(tǒng)可以包括光學(xué)部件，用于將視覺(jué)效果疊加到自然光源下的展示點(diǎn)上。另一方面，本發(fā)明是一種在通過(guò)觀察裝置觀察展示點(diǎn)電子系統(tǒng)中用于將計(jì)算機(jī)生成的圖象疊加到觀察到的展示點(diǎn)的圖象上的方法。觀察裝置的位置是確定的。觀察裝置的用戶(hù)被指導(dǎo)移動(dòng)，或自由選擇使觀察裝置對(duì)準(zhǔn)展示景點(diǎn)的特定位置。根據(jù)展示景點(diǎn)的特定位置生成計(jì)算機(jī)畫(huà)面或聲音。計(jì)算機(jī)效果被疊加到透過(guò)觀察裝置的鏡頭觀察的圖象上。該方法還可以包括在確定觀察裝置的位置前判斷是否在觀察裝置中投入一個(gè)紀(jì)念幣。
另一方面，該方面可以包括在指導(dǎo)用戶(hù)移動(dòng)觀察裝置前提供聲音效果和鏡頭景色給用戶(hù)。指導(dǎo)觀察裝置的用戶(hù)將觀察裝置移動(dòng)到展示地的特定位置的步驟包括在觀察裝置的鏡頭景色上顯示箭頭。該箭頭與用戶(hù)應(yīng)移動(dòng)觀察裝置以達(dá)到特定位置的方向一致。
另一方面，本發(fā)明提供一種獨(dú)特的裝備適用于在公園、博物館、飯店、學(xué)校、科學(xué)中心和其它高交通、低監(jiān)督的領(lǐng)域的公共使用。該裝置采用一種結(jié)實(shí)的設(shè)計(jì)將電子元件包裝在一個(gè)基本外殼和圖象頭里以確保保護(hù)它們。該裝置提供一種可靠的方法用于在兩維進(jìn)行瀏覽并允許為計(jì)算機(jī)處理收集方向數(shù)據(jù)；為點(diǎn)觀察器提供一個(gè)結(jié)實(shí)的外殼，包括揚(yáng)聲器、計(jì)算機(jī)顯示、電子揚(yáng)聲器和開(kāi)關(guān)，位置測(cè)量裝置，圖象捕獲設(shè)備，計(jì)算機(jī)處理、圖象集成和控制存儲(chǔ)。
另一方面，本發(fā)明提供一種獨(dú)特的裝置允許用戶(hù)交互地瀏覽并從景點(diǎn)的實(shí)況景色中選擇解釋信息。該裝置允許用戶(hù)改變方位角或仰角而保持計(jì)算生成位置疊加的精確性。該裝置提供一種特有的無(wú)須培訓(xùn)和幫助的直觀方法。當(dāng)用戶(hù)瀏覽展示景點(diǎn)并將感興趣的點(diǎn)放在觀察的中心時(shí)該裝置顯示計(jì)算機(jī)生成的信息。該裝置還根據(jù)用戶(hù)的要求提供附加信息。該裝置響應(yīng)用戶(hù)要求附加信息的要求。該裝置顯示表格指明附加信息。如果用戶(hù)將該裝置置于指示器上并激活該信息，按下一個(gè)按鈕，該裝置可能顯示擴(kuò)展的信息疊加。
在系統(tǒng)的另一方面，該裝置提供了一種獨(dú)特的聚焦手段。當(dāng)用戶(hù)將裝置轉(zhuǎn)向感興趣的區(qū)域時(shí)，該裝置測(cè)量方位以確定感興趣的位置并調(diào)整放大倍數(shù)及其它照相機(jī)選項(xiàng)，如背光，以便清晰地顯示景點(diǎn)和計(jì)算機(jī)生成的圖象。本發(fā)明的這種獨(dú)特功能允許其為不同距離的多個(gè)景點(diǎn)項(xiàng)目顯示解說(shuō)和交互數(shù)據(jù)。
另外，該裝置可以連接到網(wǎng)絡(luò)上以允許放大的現(xiàn)實(shí)交互游戲，使得連接設(shè)備顯示給用戶(hù)疊加有計(jì)算機(jī)生成圖象的實(shí)況景色的一致景象。例如，在景點(diǎn)四周可以設(shè)置多個(gè)裝置，如火車(chē)倉(cāng)庫(kù)、金礦、大壩、磨坊、工廠、或組裝線(xiàn)，允許每個(gè)單獨(dú)的用戶(hù)觀察景點(diǎn)的幾個(gè)方面，當(dāng)與其它用戶(hù)結(jié)合起來(lái)時(shí)，該組可以虛擬地操作景點(diǎn)。本發(fā)明利用網(wǎng)絡(luò)在裝置中交換每個(gè)用戶(hù)的活動(dòng)，使得每個(gè)裝置可以提供一個(gè)一致的畫(huà)面。
通過(guò)閱讀下面對(duì)公開(kāi)實(shí)施方式的詳細(xì)描述并參看所附加的附圖和權(quán)利要求書(shū)可以更好地理解和評(píng)價(jià)本發(fā)明的這些和其它特點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)以其各個(gè)方面。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1A和1B分別示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的一個(gè)觀察裝置的側(cè)視圖和正視圖。
圖1C示出了包括為觀察裝置生成圖象疊加和聲音信號(hào)的電子元件的處理系統(tǒng)。
圖1D示出了觀察裝置的可選的電源。
圖2A和2B分別示出了觀察裝置的圖象頭，頭支架和架子的側(cè)視圖和正視圖。
圖3A和3B分別示出了圖象頭的側(cè)剖面視圖和正剖面視圖，詳細(xì)地示出圖象頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
圖4A和4B分別示出了平臺(tái)基座的側(cè)視圖和側(cè)截面視圖。
圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的處理系統(tǒng)的功能框圖。
圖6概念性地示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式中顯示給用戶(hù)的可視圖象。
圖7示出了說(shuō)明觀察裝置數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)流圖。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的引入了一個(gè)主色度混合器和視頻監(jiān)視器組合的光學(xué)單元。
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的引入了一個(gè)基于鏡像的觀察器和一個(gè)簡(jiǎn)單光線(xiàn)分離濾光器的光學(xué)單元。
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的引入了一個(gè)液晶顯示基于濾光的觀察器的光學(xué)單元。
圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的引入了域視圖擴(kuò)展技術(shù)的光學(xué)單元。
圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的引入了光學(xué)立體技術(shù)的光學(xué)單元。
圖13是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的用于將計(jì)算機(jī)生成圖象疊加到觀察到的圖象的方法的流程圖。
詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明是指將計(jì)算機(jī)生成的動(dòng)畫(huà)疊加到通過(guò)放大觀察裝置觀察到的視圖上的方法和裝置。本發(fā)明的實(shí)施方式允許虛擬現(xiàn)實(shí)再現(xiàn)和可以根據(jù)用戶(hù)的要求從放大觀察裝置顯示的放大的現(xiàn)實(shí)再現(xiàn)。
本發(fā)明使用戶(hù)可以較原有技術(shù)展示工具更好地與展示地交互。本發(fā)明允許用戶(hù)通過(guò)觀察裝置觀察實(shí)際的展示地并對(duì)用戶(hù)感興趣的地點(diǎn)根據(jù)用戶(hù)的要求進(jìn)行再現(xiàn)。在觀察展示地時(shí)，本發(fā)明可能確定用戶(hù)正在觀察的位置并顯示可視的和音頻信息包括效果模擬，疊加歷史電影膠片以及重要事件的教育型動(dòng)畫(huà)。這種在用戶(hù)查看實(shí)際展示地時(shí)給用戶(hù)展示的功能在以前是不可能的。原有技術(shù)的展示手段要求參觀者觀看海報(bào)或電視監(jiān)視器來(lái)取代展示地。只有本發(fā)明可以將肉眼看到的景色裝飾起來(lái)使展示地看上去是原有的模樣或在將來(lái)某一時(shí)刻的模樣。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明通過(guò)提供一個(gè)包括稱(chēng)為圖象頭的觀察部分的觀察裝置來(lái)動(dòng)作。如果本發(fā)明設(shè)置為要求投幣，用戶(hù)投入一個(gè)紀(jì)念幣，投入紀(jì)念幣之后，用戶(hù)可以操作觀察部分，將其對(duì)準(zhǔn)展示地上感興趣的任一點(diǎn)，并按下開(kāi)始銨鈕。當(dāng)用戶(hù)按下開(kāi)始按鈕，一個(gè)計(jì)時(shí)器顯示所剩的觀察時(shí)間。觀察裝置初始化確定其相對(duì)于初始方位的位置并確定動(dòng)畫(huà)內(nèi)容。然后觀察裝置提供展示地的自然的“透過(guò)鏡頭”的景象。一個(gè)聲音講述序列可能開(kāi)始告訴觀察者關(guān)于展示地的一些信息。提供信息用于指導(dǎo)用戶(hù)觀察展示地上正確的觀察點(diǎn)。當(dāng)正確的觀察點(diǎn)可見(jiàn)或出現(xiàn)在觀察屏幕的中心時(shí)，觀察裝置識(shí)別用戶(hù)要求附加信息的要求。
觀察裝置然后生成歷史事件的計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)或其它與特定展示地有關(guān)的適當(dāng)信息。觀察裝置之后將計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)疊加到用戶(hù)觀察到的展示地的實(shí)際透過(guò)鏡頭的圖象上。這提供給用戶(hù)一種幻覺(jué)覺(jué)得自己正在觀看發(fā)生在展示地的歷史事件的真實(shí)再現(xiàn)，講述在繼續(xù)，還可以輔有聲音效果，如爆炸，火山噴火，或其它合適的聲音。最后，計(jì)時(shí)器到時(shí)顯示結(jié)束。
在替代實(shí)施方式中，可能生成包括“熱點(diǎn)”，或觀察屏上標(biāo)注的很多觀察者感興趣的點(diǎn)的區(qū)域的覆蓋圖。將觀察裝置轉(zhuǎn)向一個(gè)熱點(diǎn)，用戶(hù)可以得到關(guān)于展示地上該感興趣點(diǎn)的附加信息。
當(dāng)我們?cè)谶\(yùn)行于計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)上的計(jì)算機(jī)程序的一般上下文中討論本發(fā)明的一些方面時(shí)，熟練的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，一般來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)程序包括例程，組件，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等完成特定的任務(wù)或執(zhí)行特定的抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型。現(xiàn)在參看附圖(在所有幾個(gè)圖中，相同的數(shù)字代表相同的元素)來(lái)講述本發(fā)明的幾個(gè)方面。
現(xiàn)在參看圖1A和1B，來(lái)講述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的觀察裝置100的側(cè)視圖和正視圖。觀察裝置包括一個(gè)圖象頭110，頭支架120和架子130。
圖象頭110封裝了處理系統(tǒng)140(圖1C所示)，該處理系統(tǒng)包括生成視頻疊加和音頻信號(hào)的電子元件。
頭支架120支撐著圖象頭110。觀察裝置100還包括圖象頭110兩邊突出的使圖象頭110可以轉(zhuǎn)動(dòng)的柄160。柄160一般來(lái)說(shuō)是圓柱形包括一個(gè)穿過(guò)頭支架120將圖象頭110和頭支架120連接起來(lái)的軸部分165。用戶(hù)通過(guò)移動(dòng)柄160，可以改變圖象頭110的觀察方位角和仰角，從而改變用戶(hù)觀察的景象。頭支架120按裝在架子130的頂部圍繞架子130的軸旋轉(zhuǎn)以改變觀察方位。柄160繞柄160的軸旋轉(zhuǎn)圖象頭110以改變圖象頭110的觀察仰角。將頭支架120的底座連接到架子130的頂部的組件170允許圖象頭110和頭支架120繞架子130的軸旋轉(zhuǎn)。
觀察裝置100還可能包括一個(gè)如圖1D所示的輔助電源150。
現(xiàn)在參看圖2A和2B，來(lái)講述觀察裝置100的圖象頭100，頭支架120，架子130的側(cè)視圖和正視圖。圖象頭110包括首選用螺針連接在一起的前片210和后片220。觀察裝置100首選有模塊結(jié)構(gòu)，使得各元件可以被混合和匹配以便根據(jù)各個(gè)用戶(hù)性能性格比的要求優(yōu)化觀察裝置。
頭支架120以螺針230固定在架子130上。頭支架120通過(guò)柄160連接到圖象頭110上。軸承240使頭支架120可以繞架子130旋轉(zhuǎn)。架子130可以由鋼柱子構(gòu)成。電源可以通過(guò)頭支架120中的管道250傳輸給圖象頭110中的電子元件，然后通過(guò)柄160。
現(xiàn)在參看圖3A和3B來(lái)講述圖象頭110的側(cè)剖面視圖和正剖面視圖。圖象頭110封裝了一個(gè)揚(yáng)聲器系統(tǒng)310，該系統(tǒng)靠近用戶(hù)使用觀察裝置100時(shí)耳朵所在的位置。揚(yáng)聲器系統(tǒng)310的位置使用戶(hù)可以輕松地聽(tīng)到低音量播放的聲音。該音量可以由可選的撥動(dòng)按扭320來(lái)控制。
位置跟蹤系統(tǒng)330或3301和3302，監(jiān)測(cè)圖象頭110的方位數(shù)據(jù)(俯仰角和移動(dòng))并將方位數(shù)據(jù)傳輸給處理系統(tǒng)140。處理系統(tǒng)140處理方位數(shù)據(jù)以計(jì)算觀察裝置100的方位，來(lái)生成用于疊加的計(jì)算機(jī)生成圖象。位置跟蹤系統(tǒng)330可以是位于圖象頭110中的電磁測(cè)量裝置。作為可選擇方案，位置跟蹤系統(tǒng)3301，3302可以包括圖象頭110繞其旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)軸上的軸編碼器。
處理系統(tǒng)140生成計(jì)算機(jī)生成圖象并將這些圖象傳輸給光學(xué)單元350以便疊加到自然景色上。啟動(dòng)開(kāi)關(guān)360通上電并初始化處理系統(tǒng)140里的觀察序列?？蛇x的I/O接口370可以上載附加內(nèi)容，如可視模板，音響效果以及觀察裝修，給處理系統(tǒng)140。
還是參看圖3A和3B，圖象頭110還可以進(jìn)一步包括一個(gè)左手封裝殼365和右手封裝殼375，兩者通過(guò)螺釘377連接，由密封殼體380隔開(kāi)。除了密封殼體，圖象頭110還可以進(jìn)一步包括一個(gè)觀察者密封體382，一個(gè)I/O接口密封體384，一個(gè)開(kāi)始開(kāi)關(guān)密封體386以及一個(gè)音量控制密封體388。這些密封體首選由橡膠構(gòu)成，也可以選用具有密封特性的類(lèi)似物質(zhì)。這些密封體可以保持圖象頭110內(nèi)部元件的濕度使其可以在組件內(nèi)正常工作而不損壞。
圖象頭110還可以包括一個(gè)降溫風(fēng)扇390和一個(gè)電源轉(zhuǎn)換器395。觀察口399，首選采用玻璃，一般位于揚(yáng)聲器系統(tǒng)310之間。觀察口399類(lèi)似于雙目鏡頭使用戶(hù)可以瀏覽展示的或類(lèi)似地面的放大的圖象。
現(xiàn)在參看在圖4A和4B講述平臺(tái)基座400的側(cè)視圖和側(cè)剖面視圖。平臺(tái)基座400一般是一個(gè)支架130底下的多層裝置，它使不同高度的用戶(hù)不用調(diào)整觀察裝置100的高度就可以觀覽展示地。架子130可以通過(guò)螺釘420與平臺(tái)基座400相連接。平臺(tái)基座400包括多層430作為不同高度用戶(hù)的臺(tái)階。電源輸送管道430，一般采用PVC，可以擴(kuò)展到平臺(tái)基座400的底下。電源輸送管道400使電源電纜通過(guò)架子130將電源傳輸至圖象頭110。在本發(fā)明的替代實(shí)施方式中，電源供給可以是直流電該電源位于平臺(tái)基座400底下的一個(gè)盒子里或在圖象頭110里。
現(xiàn)在參看圖5講述用于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的處理系統(tǒng)140的功能框圖。處理系統(tǒng)140當(dāng)用戶(hù)按下開(kāi)始按鈕360時(shí)開(kāi)始處理，按下開(kāi)始按鈕觸發(fā)可選銷(xiāo)售系統(tǒng)575。在大多數(shù)實(shí)施方式中，銷(xiāo)售系統(tǒng)575用于接收硬幣，紀(jì)念幣或其它支付手段以初始化使用觀察裝置的觀察會(huì)話(huà)。需要理解的是銷(xiāo)售系統(tǒng)可能采用很多不同的裝置，如信用卡、支票卡，或其它磁條卡、或其它形式的支付手段。在投入一個(gè)硬幣給銷(xiāo)售系統(tǒng)575并按下開(kāi)始按鈕360之后，一個(gè)信號(hào)被發(fā)送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)510。為了響應(yīng)指明投入硬幣和開(kāi)始按鈕按下的信號(hào)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)510將顯示初始化畫(huà)面給用戶(hù)。需要理解的是熟練的技術(shù)人員可以將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)510集成到圖象頭110中或?qū)⑵浞胖迷谄脚_(tái)基座400上。如果放置在平臺(tái)基座400上，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)510被封裝在一個(gè)保護(hù)性的封罩內(nèi)，落在平臺(tái)基座400的板上，通過(guò)穿過(guò)架子130的電線(xiàn)與圖象頭交互。
初始化完觀察序列后，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)510查詢(xún)位置跟蹤系統(tǒng)330(該系統(tǒng)通過(guò)端口#1519連接到圖象生成計(jì)算機(jī)511上)。以確定觀察裝置100的方位。診斷系統(tǒng)576確保處理系統(tǒng)140的每個(gè)元件工作正常。
確定方位信息之后，圖象生成計(jì)算機(jī)511查詢(xún)內(nèi)容存儲(chǔ)裝置580確定需向用戶(hù)顯示的圖象序列。內(nèi)容存儲(chǔ)裝置580可以是一個(gè)EPROM，一個(gè)EPROM，一個(gè)計(jì)算機(jī)磁盤(pán)，一個(gè)激光盤(pán)，或其它海量存儲(chǔ)媒體。內(nèi)容存儲(chǔ)裝置580存儲(chǔ)信息，如計(jì)算機(jī)生成的圖象，該圖象將被疊加到展示地的自然景色之上。
需要理解的是在播放從內(nèi)容存儲(chǔ)裝置580取得的顯示序列時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)510通過(guò)I/O控制器515和擴(kuò)展總線(xiàn)接口514從光學(xué)系統(tǒng)530接收可視輸入。圖象生成計(jì)算機(jī)511將內(nèi)容存儲(chǔ)裝置580中取得顯示序列如動(dòng)畫(huà)與從光學(xué)系統(tǒng)530的一個(gè)鏡頭532接收的自然景色可視輸入對(duì)齊并合并。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)510然后通過(guò)視頻輸出513將合并后的可視圖象輸出給監(jiān)視器531。用戶(hù)也可以選擇手工設(shè)置監(jiān)視器531的各種顯示特性，如亮度或?qū)Ρ榷纫允癸@示結(jié)果最佳。本發(fā)明的其它實(shí)施方式將采用數(shù)字圖象處理以確定這些要求并自動(dòng)為之作出調(diào)整。
輸出可視輸出的同時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)510可以通過(guò)音頻輸出516輸出同步的音頻信息以伴隨和增強(qiáng)可視輸出。音頻信號(hào)可存儲(chǔ)于內(nèi)容存儲(chǔ)裝置580。音頻系統(tǒng)550從立體聲放大器551的音頻輸出接收音頻信號(hào)。立體聲放大器551將音頻信號(hào)放大并輸出給揚(yáng)聲器系統(tǒng)310給用戶(hù)聽(tīng)。用戶(hù)可通過(guò)操作可選音量按鈕320發(fā)送給音頻系統(tǒng)550的音量控制554信號(hào)來(lái)控制音量。立體聲放大器551可位于圖象頭110內(nèi)或集成到平臺(tái)基座內(nèi)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)。
電源系統(tǒng)590通過(guò)每個(gè)元件上的不同電源接口591給處理系統(tǒng)140的每個(gè)元件提供電源。電源系統(tǒng)590可以是一個(gè)AC電源和變壓器也可以是DC電源或兩種系統(tǒng)的組合。還可以包括一個(gè)備份電源。在一些實(shí)施方式中，系統(tǒng)將只在系統(tǒng)的底部或一些較遠(yuǎn)的位置保持原始電源供給，而只供給圖象頭以低電流電力供給以確保用戶(hù)安全。
現(xiàn)在參看圖6講述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中顯示給用戶(hù)的可視圖象的概念性描述。本發(fā)明的實(shí)施方式使用獨(dú)制的處理確定用戶(hù)的興趣并顯示裁剪過(guò)的畫(huà)面，顯示同時(shí)控制放大程度，音頻和動(dòng)畫(huà)效果，并使這些效果與用戶(hù)自由移動(dòng)觀察裝置100保持同步。圖6示出了一個(gè)代表性的展示地，通過(guò)觀察裝置100看來(lái)是一個(gè)火山并有信息詳細(xì)說(shuō)明疊加到透過(guò)鏡頭觀察到的圖象上，如圖6所示，該裝置生成疊加圖象使該火山看上去象是噴發(fā)前的模樣。疊加圖象被精確的定位和調(diào)整大小以提供一個(gè)現(xiàn)實(shí)和計(jì)算機(jī)生成圖象混合成的再現(xiàn)景象，疊加是有時(shí)間順序并與音響效果和講解結(jié)合起來(lái)產(chǎn)生有教育意義的經(jīng)歷。
現(xiàn)在參看圖7，示出了描述觀察裝置100的數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)流圖。數(shù)據(jù)流可以由運(yùn)行在觀察裝置100的處理系統(tǒng)140內(nèi)的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。一個(gè)附加的過(guò)程可以操作連接到處理系統(tǒng)140的外圍設(shè)備。圖7中的圓形代表軟件功能。圖7中的線(xiàn)代表數(shù)據(jù)流。圖7中的箭頭表示數(shù)據(jù)流的方向。每個(gè)線(xiàn)標(biāo)注有傳遞的數(shù)據(jù)。圖7中的圓柱形代表軟件使用的數(shù)據(jù)庫(kù)。
觀察裝置100的關(guān)鍵軟件元素是內(nèi)容管理器710。內(nèi)容管理器710一般為觀察裝置100作出初級(jí)決定。內(nèi)容管理器710從其它軟件函數(shù)接收輸入并生成輸出輸出給其它函數(shù)。內(nèi)容管理器710當(dāng)從開(kāi)始檢測(cè)720例程接收到開(kāi)始信號(hào)時(shí)進(jìn)行初始化。內(nèi)容管理器710然后將開(kāi)始信號(hào)發(fā)送給時(shí)鐘730并從事件播放器740中載入第一個(gè)事件。根據(jù)載入的事件，內(nèi)容管理器可能為計(jì)時(shí)器750設(shè)置時(shí)間限制，從興趣點(diǎn)播放器760中載入感興趣的點(diǎn)，或從位置監(jiān)視器770中載入觀察裝置的位置。隨著內(nèi)容管理器710持續(xù)處理來(lái)自事件播放器740感興趣點(diǎn)播放器760和位置監(jiān)視器770的輸入，它為音頻生成器780和景色生成器790生成數(shù)據(jù)。
內(nèi)容管理器710將當(dāng)前位置，事件感興趣的點(diǎn)發(fā)送給景色生成器790。內(nèi)容管理器710將當(dāng)前位置和聲音發(fā)送給音頻生成器780。
本發(fā)明的不同實(shí)施方式的特有的內(nèi)容，如計(jì)算機(jī)生成的圖象存儲(chǔ)在內(nèi)容數(shù)據(jù)庫(kù)791中。內(nèi)容數(shù)據(jù)791包括觀察裝置100的代表所有事件和興趣點(diǎn)的數(shù)據(jù)。內(nèi)容數(shù)據(jù)庫(kù)讀器792從內(nèi)容數(shù)據(jù)庫(kù)791中抽取內(nèi)容數(shù)據(jù)并將事件數(shù)據(jù)發(fā)送給事件播放器740，代表興趣點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)發(fā)送給興趣點(diǎn)播放器760。事件播放器740根據(jù)其從時(shí)鐘730接收到的時(shí)間處理事件。興趣點(diǎn)播放器760根據(jù)其從位置監(jiān)視器770接收到的位置和方位處理興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)。事件播放器740和興趣點(diǎn)播放器760都傳送數(shù)據(jù)給內(nèi)容管理器710。
本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式不同的可視模板和虛擬世界模板存儲(chǔ)在可視模板數(shù)據(jù)庫(kù)793和虛擬世界數(shù)據(jù)庫(kù)794中?？梢暷０搴吞摂M世界模擬由模板載入器795以數(shù)據(jù)庫(kù)格式讀出。模板載入器795將數(shù)據(jù)庫(kù)格式的模板轉(zhuǎn)換為合適的數(shù)字格式并將模板和地面信息發(fā)送給可視補(bǔ)償器796。
景色生成器790從內(nèi)容管理器710接收位置，興趣點(diǎn)和事件。根據(jù)該事件和位置，景色生成器790確定景色中有哪些物體。物體和位置由景色生成器790發(fā)送給可視補(bǔ)償器796?？梢曆a(bǔ)償器796接收物體和位置并選擇適當(dāng)?shù)哪０搴偷孛妗Ｄ０搴偷孛姹晦D(zhuǎn)換為幾何體、結(jié)構(gòu)和動(dòng)畫(huà)發(fā)送給圖形驅(qū)動(dòng)器797。圖形驅(qū)動(dòng)器797在觀察到的圖象上顯示幾何體、結(jié)構(gòu)和動(dòng)畫(huà)給用戶(hù)。
本發(fā)明每個(gè)實(shí)施方式的不同的聲音以聲音文件存儲(chǔ)在音頻數(shù)據(jù)庫(kù)781中。聲音文件由音頻載入器782從音頻數(shù)據(jù)庫(kù)781中讀出。音頻載入器782將適當(dāng)?shù)臄?shù)字格式的聲音文件發(fā)送給音頻生成器780。音頻生成器780從內(nèi)容管理器710接收聲音的名字和位置，使用這種信息，音頻生成器780生成聲音信號(hào)，如立體聲，數(shù)字的，特制的以及環(huán)繞音發(fā)送給音頻驅(qū)動(dòng)器783。音頻驅(qū)動(dòng)器接著為用戶(hù)播放聲音。
觀察裝置100還包括一個(gè)I/O端口處理器712。I/O端口處理器712首選有兩種模式，安裝和運(yùn)行。在安裝模式下，I/O端口處理器712將用戶(hù)輸入發(fā)送給安裝工具711。安裝工具711在位置數(shù)據(jù)庫(kù)771中存儲(chǔ)觀察裝置100的位置。位置監(jiān)視器770從位置數(shù)據(jù)庫(kù)771接收觀察裝置100的位置。在運(yùn)行模式下，I/O端口處理器712將觀察裝置100的方位發(fā)送給位置監(jiān)視器770。位置監(jiān)視器770將位置發(fā)送給內(nèi)容管理器710并將位置和方位發(fā)送給興趣點(diǎn)播放器760。
計(jì)時(shí)器750從內(nèi)容管理器710接收時(shí)間限制并將剩余時(shí)間發(fā)送給內(nèi)容管理器710。內(nèi)容管理器710將用于指揮連接到本發(fā)明上的外圍設(shè)備的命令發(fā)送給I/O控制器驅(qū)動(dòng)器713。這些命令可能包括亮度，對(duì)比度和圖象縮放。
現(xiàn)在參看圖8-10，需要理解的是觀察裝置100的光學(xué)單元350有幾種不同的選擇以滿(mǎn)足購(gòu)買(mǎi)者的不同的性能價(jià)格比要求。
現(xiàn)在參看圖8，示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的光學(xué)單元350。光學(xué)單元350可包括一個(gè)顯示器和由混合器805驅(qū)動(dòng)的基于混合器的觀察窗口，其中混合器805將計(jì)算機(jī)生成的圖象和照相機(jī)生成的視頻集成在一起?；旌掀?05可能通常是一個(gè)主色度混合器或是一個(gè)計(jì)算機(jī)數(shù)字混合器?；旌掀?05從對(duì)準(zhǔn)展示地825的攝像機(jī)820接收國(guó)家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(NTSC)視頻信號(hào)810?；旌掀?05還從圖象生成計(jì)算機(jī)511接收VGA疊加信號(hào)815?；旌掀?05混合NTSC視頻信號(hào)810和VGA疊加信號(hào)815并將輸出的NTSC視頻信號(hào)830輸出給監(jiān)視器835使得其可由觀察窗840看到。在混合過(guò)程中，顯示所有的VGA數(shù)據(jù)代替NTSC數(shù)據(jù)，除非VGA數(shù)據(jù)為“藍(lán)色背景”。VGA背景圖象不疊加到NTSC數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生一個(gè)放大的圖象。
現(xiàn)在參看圖9，講述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的光學(xué)單元350的另一個(gè)圖解。光學(xué)單元350包括一個(gè)基于鏡子的觀察器(mirror-basedviewer)，如圖9所示。光學(xué)單元350將計(jì)算機(jī)圖形的顯示和自然光源集成在一起。光學(xué)單元也可選擇集成一個(gè)觀察過(guò)濾裝置以過(guò)濾自然光圖象并將兩種光源反映到一個(gè)觀察平面。觀察過(guò)濾裝置，如液晶顯示板或分束器，可以從計(jì)算機(jī)圖象生成器接收信號(hào)以為實(shí)際展示地上需去掉的部分顯示“黑”塊。計(jì)算機(jī)圖象生成器在反射時(shí)為每個(gè)這樣的塊發(fā)送圖象給監(jiān)視器，提供代替圖象。
現(xiàn)在參看圖10，講述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的光學(xué)單元350的另一個(gè)圖示。光學(xué)單元350包括一個(gè)基于顯示的觀察器允許光線(xiàn)穿過(guò)，如圖10所示，該觀察器直接將計(jì)算機(jī)生成圖象與自然光圖象直接集成顯示。計(jì)算機(jī)圖象生成器只將代表疊加數(shù)據(jù)位置的象素的VGA數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示器。因?yàn)轱@示器沒(méi)有黑色光，它使完整的實(shí)況圖象穿過(guò)并與由VGA信號(hào)點(diǎn)亮的那些象素一起傳送到用戶(hù)的眼睛。
每個(gè)光學(xué)單元的配置可以選擇包括FOV(視場(chǎng))擴(kuò)展，如圖11所示，或光學(xué)立體裝置，如圖12所示。
如圖11所示，F(xiàn)OV擴(kuò)展系統(tǒng)包括置于每個(gè)圖象源前面的FOV壓縮鏡頭1110和置于每個(gè)視點(diǎn)前面的FOV擴(kuò)展鏡頭1120。照相機(jī)鏡頭1110生成展示地的一個(gè)廣角視圖并將其壓縮以備光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)處理用。圖象生成系統(tǒng)以與壓縮鏡頭相同的壓縮比率提供疊加數(shù)據(jù)。一旦光學(xué)系統(tǒng)生成實(shí)況圖象和計(jì)算機(jī)圖象的集成視圖，壓縮數(shù)據(jù)被顯示然后通過(guò)放大鏡頭觀察使小的壓縮的顯示圖象看上去與壓縮前一樣大。這保持了觀察器的放大率，這對(duì)產(chǎn)生觀察經(jīng)疊加處理的展示地的放大效果至關(guān)重要。
現(xiàn)在參看圖12，光學(xué)立體裝置包括置于每個(gè)視點(diǎn)前面的簡(jiǎn)易LCD快門(mén)1210用于控制由計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)裝置生成的右左眼圖象的顯示。在圖12中，采用快門(mén)系統(tǒng)產(chǎn)生3-D效果。光學(xué)系統(tǒng)在顯示器上顯示以30Hz以上的速率振動(dòng)的右眼和左眼視圖。鏡頭將顯示的視圖聚焦到兩個(gè)快門(mén)上。快門(mén)以與光學(xué)顯示器相同的間隔和頻率振動(dòng)使右眼和左眼看該眼的透視圖而不是看另一只眼的透視圖。在裝置中為每個(gè)眼睛使用一個(gè)獨(dú)立的監(jiān)視器代替鏡頭和快門(mén)也可以實(shí)現(xiàn)同樣的效果。
現(xiàn)在參看圖13，講述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中將計(jì)算機(jī)生成的圖象疊加到觀察到的圖象之上的方法1300的流程圖。方法1300從開(kāi)始步驟1300開(kāi)始執(zhí)行步驟1310。優(yōu)選地，當(dāng)用戶(hù)往觀察裝置中投入一個(gè)硬幣或代用幣啟動(dòng)方法1300時(shí)執(zhí)行步驟1310。需要理解的是也可以選用其它熟練技術(shù)人員所知的其它支付手段。
在步驟1310中，觀察裝置通過(guò)確定觀察裝置相對(duì)初始方位的位置來(lái)初始化。確定觀察裝置相對(duì)于初始方位的位置之后，方法1300執(zhí)行步驟1325。
在步驟1315中，提供給用戶(hù)展示地的自然的“透過(guò)鏡頭”的圖象和與用戶(hù)正在觀察的位置有關(guān)的講解。然后該方法執(zhí)行步驟1320。
在步驟1320中，提供信息給用戶(hù)以引導(dǎo)用戶(hù)觀察展示地適當(dāng)?shù)挠^察位置。例如，可在觀察屏幕上提供箭頭，根據(jù)下一個(gè)要講解的觀察位置，指導(dǎo)用戶(hù)向上，向下，向左或向右移動(dòng)觀察裝置。該方法然后執(zhí)行步驟1315。
在步驟1325中，觀察裝置識(shí)別用戶(hù)關(guān)于展示地的某一位置的附加信息的要求。用戶(hù)可以通過(guò)將感興趣的區(qū)域置于觀察裝置的中心并按下圖象頭上的一個(gè)按鈕來(lái)激活對(duì)附加信息的要求。該方法然后執(zhí)行步驟1330。
在步驟1330中，觀察裝置生成用戶(hù)通過(guò)觀察裝置正在觀察的展示地的位置有關(guān)的計(jì)算機(jī)生成動(dòng)畫(huà)。方法1300然后執(zhí)行步驟1335。
需要理解的是如果在開(kāi)始疊加之后移動(dòng)了圖象頭，可能發(fā)生以下步驟。第一，確定圖象頭在上下左右方向的移動(dòng)，第二，確定圖象頭的新位置。第三，產(chǎn)生與新觀察位置有關(guān)的疊加圖象。最后，新的計(jì)算機(jī)生成的疊加圖象顯示在實(shí)況圖象上。
在步驟1335中，計(jì)算機(jī)生成的動(dòng)畫(huà)疊加到用戶(hù)透過(guò)鏡頭觀察到的實(shí)際的圖象上。當(dāng)計(jì)時(shí)器到期時(shí)該方法結(jié)束于步驟1399并且觀察裝置關(guān)閉。
從上述的描述中，熟練技術(shù)人員可以明顯看出本發(fā)明提供一種方法和裝置用于將計(jì)算機(jī)生成的動(dòng)畫(huà)疊加于通過(guò)放大觀察裝置觀察到的圖象上。
需要理解的是觀察裝置100有許多不同的實(shí)施方式。例如，觀察裝置的電源供給可以是AC或DC兼容，也能夠支持太陽(yáng)能生成器。另一個(gè)例子是圖象頭110的外殼可以是金屬的也可以是塑料的，取決于觀察裝置100可能遇到的環(huán)境條件。還有另一個(gè)例子是，可以將圖象頭110，頭支架120，架子130和處理系統(tǒng)140制造為可以適應(yīng)嚴(yán)酷環(huán)境條件以在戶(hù)外使用。
另外，需要注意的是觀察裝置100可以構(gòu)造為靜態(tài)的也可以構(gòu)造為單自由度配置。這些配置將除去頭支架120(圖象頭110將直接安裝在架子130上)，位置跟蹤系統(tǒng)330，和架子上的齒輪240。需要進(jìn)一步理解的是本發(fā)明可以不配置音頻選項(xiàng)。
觀察裝置100還可以有其它應(yīng)用。例如，可以生成信息疊加告訴用戶(hù)火山是如何噴發(fā)的，或Grand峽谷是如何形成的。別的應(yīng)用包括在眺望景色上標(biāo)注路標(biāo)、交互式游戲、建造和改革計(jì)劃，產(chǎn)品展示的教育工具，大量的再現(xiàn)，理論提案，以及其它。本發(fā)明的應(yīng)用是無(wú)限的。
很明顯對(duì)于那些熟練技術(shù)人員來(lái)說(shuō)本發(fā)明提供了一種將計(jì)算機(jī)生成的動(dòng)畫(huà)疊加在通過(guò)放大觀察裝置觀察到的圖象上的方法和裝置，它比以人再現(xiàn)更經(jīng)濟(jì)而且用戶(hù)更容易獲得，這將消除由以人再現(xiàn)帶來(lái)的很多擁擠問(wèn)題。
顯然本發(fā)明包括獨(dú)特的處理能力包括將瀏覽處理和查詢(xún)處理集成在一起使用戶(hù)能夠通過(guò)嵌入的疊加裝置接收有指導(dǎo)的游覽。
雖然這里發(fā)表的本發(fā)明是經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)以滿(mǎn)足上述的目標(biāo)，應(yīng)該理解本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠設(shè)計(jì)大量的修改和實(shí)施方式。本文所附的權(quán)利要求書(shū)覆蓋了所有這些處于本發(fā)明真正主旨和范圍之內(nèi)的修改和實(shí)施方式。雖然講述本發(fā)明時(shí)引述了示例的實(shí)施方式的細(xì)節(jié)，如下面專(zhuān)門(mén)指出和單獨(dú)要求的那樣，這些細(xì)節(jié)并不用于限制本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一個(gè)展示觀察裝置，包括一個(gè)圖象頭用于封裝集成電子系統(tǒng)，其中為了將動(dòng)態(tài)地相關(guān)產(chǎn)生的可視效果加到通過(guò)展示觀察裝置觀察到的自然光源展示地之上，所述集成電子系統(tǒng)是可重配置的；以及一個(gè)頭支架用于由用戶(hù)控制移動(dòng)圖象頭。
2.權(quán)利要求1的展示觀察裝置，其中集成電子系統(tǒng)還可以進(jìn)一步生成音頻信號(hào)以及其中的圖象頭還可以包括一個(gè)廣播音頻信號(hào)的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
3.權(quán)利要求1的展示觀察裝置，進(jìn)一步包括一個(gè)位置跟蹤系統(tǒng)，確定展示觀察裝置的觀察仰角和觀察方位，使得可視效果可以被協(xié)調(diào)生成并疊加于通過(guò)展示觀察裝置觀察到的適當(dāng)?shù)淖匀还庠凑故镜厣稀?br> 4.權(quán)利要求3的展示觀察裝置，其中位置跟蹤系統(tǒng)是一個(gè)電磁測(cè)量裝置。
5.權(quán)利要求3的展示觀察裝置，其中位置跟蹤系統(tǒng)包括軸編碼器。
6.權(quán)利要求1的展示觀察裝置，其中集成電子系統(tǒng)包括一個(gè)將可視效果疊加于自然光源展示地上的光學(xué)單元。
7.權(quán)利要求1的展示觀察裝置，其中圖象頭進(jìn)一步包括觀察口，用戶(hù)透過(guò)該觀察口觀察自然光源展示地并疊加視覺(jué)效果。
8.權(quán)利要求1的展示觀察裝置，其中該裝置可適應(yīng)戶(hù)外天氣變化從而可使戶(hù)外展示地被疊加。
9.權(quán)利要求1的展示觀察裝置，其中圖象頭固定在一個(gè)頭上結(jié)構(gòu)上。
10.權(quán)利要求1的展示觀察裝置，其中圖象頭容納于類(lèi)似于ATM機(jī)的適應(yīng)天氣變化的商亭結(jié)構(gòu)中。
11.一種觀察裝置中用于觀察展示地的電子系統(tǒng)中將計(jì)算機(jī)生成的圖象疊加于觀察到的展示地的圖象上的方法，包括以下步驟確定觀察裝置的位置；生成關(guān)于展示地特定點(diǎn)的計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)；以及將計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)疊加到觀察裝置的鏡頭視圖上。
12.權(quán)利要求11的方法，進(jìn)一步包括在確定觀察裝置的位置前確定是否往觀察裝置中投入了代用幣的步驟。
13.權(quán)利要求11的方法，進(jìn)一步包括在指導(dǎo)用戶(hù)移動(dòng)觀察裝置前給用戶(hù)提供音頻效果和鏡頭視圖的步驟。
14.權(quán)利要求11的方法，進(jìn)一步包括指導(dǎo)觀察裝置的用戶(hù)將觀察裝置移向展示地的特定位置的步驟。
15.權(quán)利要求14的方法，其中指導(dǎo)觀察裝置的用戶(hù)將觀察裝置移向展示地的特定位置的步驟包括在觀察裝置的鏡頭視圖上顯示箭頭，其中箭頭與用戶(hù)應(yīng)移動(dòng)觀察裝置到特定位置的方向一致。
16.權(quán)利要求11的方法，進(jìn)一步包括在生成關(guān)于展示地的特定位置的計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)前識(shí)別用戶(hù)對(duì)于關(guān)于特定位置的更多信息的要求的步驟。
17.權(quán)利要求11的方法，其中確定觀察裝置的位置的步驟包括確定觀察裝置相對(duì)于觀察裝置初始方向所處的方向。
18.一種計(jì)算機(jī)可讀媒體，具有用于完成權(quán)利要求11的步驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。
19.權(quán)利要求11的方法進(jìn)一步包括確定觀察器正在觀察什么并自動(dòng)調(diào)整照相機(jī)聚焦設(shè)置和疊加縮放信息的計(jì)算機(jī)顯示以支持離該裝置不同距離的多個(gè)展示的步驟。
20.權(quán)利要求11的方法，其中該方法是一個(gè)直觀交互擴(kuò)充現(xiàn)實(shí)方法，其中用戶(hù)無(wú)需特殊指令，調(diào)整或訓(xùn)練可以簡(jiǎn)單地操縱設(shè)備，接收疊加信息，或要求附加數(shù)據(jù)。
21.一種擴(kuò)充現(xiàn)實(shí)技術(shù)包，使公眾無(wú)需指導(dǎo)即可使用并避免一般破壞，從而允許非熟練用戶(hù)在公園、博物館和其它教育和娛樂(lè)中心應(yīng)用。
22.權(quán)利要求1的展示觀察裝置，進(jìn)一步包括連接到頭支架的支架用于穩(wěn)定展示觀察裝置并使用戶(hù)可以使用展示觀察裝置。
23.權(quán)利要求1的展示觀察裝置，進(jìn)一步包括一個(gè)外殼，其中該外殼封裝圖象頭和頭支架。
全文摘要
一種觀察展示地的方法和裝置能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)生成的圖象和聲音疊加在實(shí)況展示地上,并根據(jù)一對(duì)細(xì)節(jié)不同程度的要求生成和顯示疊加圖象,在無(wú)需指令,操縱員,調(diào)整,訓(xùn)練或指導(dǎo)可由一般公眾在室內(nèi)或戶(hù)外設(shè)備中使用。觀察裝置(100)可包括一個(gè)觀察部分(350),一個(gè)處理部分,一個(gè)顯示部分,和一個(gè)音頻部分。這些組成部分組合起來(lái)使用戶(hù)能夠觀察疊加有信息或歷史再現(xiàn)的真實(shí)展示地以增強(qiáng)展示經(jīng)歷,與將展示地參觀者的注意力引離真實(shí)展示地的單獨(dú)的顯示小室或其它手段相反。
文檔編號(hào)G09F9/00GK1252150SQ98804147
公開(kāi)日2000年5月3日 申請(qǐng)日期1998年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月24日
發(fā)明者布賴(lài)恩·K·米特柴爾, 羅伯特·V·威爾斯 申請(qǐng)人:瑟莫信息咨詢(xún)公司