一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的兒童涂色系統(tǒng)及其顯示方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在兒童早教領(lǐng)域的應(yīng)用，具體涉及一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的兒童涂色系統(tǒng)和其顯示方法。一方面提供一種系統(tǒng)，其包括由涂色區(qū)域和非涂色區(qū)域構(gòu)成的用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的圖像。還提供了上述系統(tǒng)的顯示方法：1、用戶啟動(dòng)程序，首先進(jìn)行權(quán)力驗(yàn)證；2、啟動(dòng)攝像機(jī)，獲取現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境，同時(shí)，使用 Vuforia AR 單元識(shí)別非涂色區(qū)域；3、根據(jù)步驟2識(shí)別出的非涂色區(qū)域匹配提取在裝置存儲(chǔ)單元上對(duì)應(yīng)富媒體文件；同時(shí)，使用 Vuforia AR 單元識(shí)別涂色區(qū)域；4、使用運(yùn)算單元，將步驟3獲取的涂色區(qū)域上的信息，在相應(yīng)三維模型上進(jìn)行貼圖和疊加；5、在顯示器上顯示攝像機(jī)獲得的現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境、步驟4中經(jīng)過(guò)重新貼圖和疊加的富媒體文件。
【專利說(shuō)明】
一種基于増強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的兒童涂色系統(tǒng)及其顯示方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在兒童早教領(lǐng)域的應(yīng)用，具體涉及一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的兒童涂色系統(tǒng)和其顯示方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二到七歲被視為是兒童右腦功能開(kāi)發(fā)的黃金期，幼兒美術(shù)的啟蒙教育對(duì)兒童早期智能力開(kāi)發(fā)起著至關(guān)重要的作用。繪本被視為是藝術(shù)的一種，無(wú)論意義或?qū)嶋H運(yùn)用，都給人更加精致細(xì)膩的藝術(shù)感受。其特點(diǎn)包括提供有意義背景情境、建構(gòu)基礎(chǔ)能力、提供情感的抒發(fā)、提升學(xué)習(xí)興趣、經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)的媒介。兒童涂色的過(guò)程是鍛煉手眼協(xié)調(diào)性的過(guò)程，可以幫助兒童鍛煉手指的精細(xì)肌肉，練習(xí)控筆，強(qiáng)化肌肉記憶。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是一種把虛擬化技術(shù)加到使用者感官知覺(jué)上再來(lái)觀察世界的方式。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)正在各種平臺(tái)上使用，包括電視機(jī)、平板電腦，以及在一定的程度上的便攜裝置，比如手機(jī)。
[0003]現(xiàn)有的類似發(fā)明主要是對(duì)單一卡通形象涂色，通過(guò)攝像頭獲取涂色信息后，在三維模型中顯示?，F(xiàn)有技術(shù)中，由于缺少藝術(shù)性修飾，直接獲取兒童涂色信息顯示這種方式降低了模型美感和細(xì)膩程度，觀看時(shí)體驗(yàn)糟糕，而且對(duì)單一卡通形象進(jìn)行涂色無(wú)法構(gòu)成情景、沒(méi)有情感傳遞、不能提升學(xué)習(xí)興趣，并且無(wú)法提供具有強(qiáng)烈代入感的交互方式，進(jìn)而也沒(méi)有為圖書(shū)的正版進(jìn)行有效的權(quán)力驗(yàn)證和保護(hù)。因此，提供一套完整的從教育、學(xué)習(xí)、互動(dòng)以及版權(quán)驗(yàn)證的用于兒童涂色學(xué)習(xí)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖書(shū)、系統(tǒng)和方法是非常必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的兒童涂色系統(tǒng)和其顯示方法，其在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境下將兒童涂色內(nèi)容貼圖到三維模型上;創(chuàng)新地將現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境、涂色內(nèi)容、人臉照片和普通照片結(jié)合顯示，以達(dá)到顯示場(chǎng)景更生動(dòng)，增強(qiáng)代入感，提升兒童學(xué)習(xí)興趣的目的。
[0005]為達(dá)到上述目的，一方面本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的兒童涂色系統(tǒng)，其包括由涂色區(qū)域和非涂色區(qū)域構(gòu)成的用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的圖像。
[0006]優(yōu)選的，其系統(tǒng)還包括與所述圖像內(nèi)容相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)、填寫(xiě)姓名區(qū)域、填寫(xiě)日期區(qū)域、評(píng)分區(qū)域，以及該圖像名稱的中文簡(jiǎn)體漢字、漢語(yǔ)拼音、中文簡(jiǎn)體漢字描紅和英文名稱。
[0007]另一方面本申請(qǐng)?zhí)峁┝松鲜鱿到y(tǒng)的顯示方法，其具體步驟如下:
步驟1:用戶啟動(dòng)程序，首先進(jìn)行權(quán)力驗(yàn)證；
步驟2:啟動(dòng)攝像機(jī)，獲取現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境，同時(shí)，使用Vuforia AR單元識(shí)別非涂色區(qū)域；
步驟3:根據(jù)步驟2識(shí)別出的非涂色區(qū)域匹配提取在裝置存儲(chǔ)單元上對(duì)應(yīng)富媒體文件(包含三維模型)；同時(shí)，使用Vuforia AR單元識(shí)別涂色區(qū)域；
步驟4:使用運(yùn)算單元，將步驟3獲取的涂色區(qū)域上的信息，在相應(yīng)三維模型上進(jìn)行貼圖和置加； 步驟5:在顯示器上顯示攝像機(jī)獲得的現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境、步驟4中經(jīng)過(guò)重新貼圖和疊加的富媒體文件；
步驟6:用戶通過(guò)裝置的交互控制單元控制富媒體文件的進(jìn)行開(kāi)始、暫停和停止的操作。
[0008]上述步驟I具體為開(kāi)啟裝置攝像機(jī)，讀取兒童涂色繪本上的驗(yàn)證碼，同時(shí)，獲取裝置序列號(hào)，轉(zhuǎn)換成字符串后，使用通訊模塊連接數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)上述字符串進(jìn)行比對(duì)、匹配和綁定，獲得正確結(jié)果時(shí)，激活裝置存儲(chǔ)單元上的數(shù)據(jù)包。
[0009]優(yōu)選所述步驟3中富媒體文件為三維模型和輔助三維模型產(chǎn)生更好體驗(yàn)的動(dòng)畫(huà)、音頻、特效中的一種或多種。
[0010]所述步驟3使用Vuforia AR單元識(shí)別涂色區(qū)域的顏色、涂色肌理和圖案。
[0011]所述步驟4中在相應(yīng)三維模型上進(jìn)行貼圖和疊加的具體步驟為:將獲取的涂色區(qū)域上的顏色優(yōu)化同色系更鮮明的色彩在相應(yīng)三維模型上進(jìn)行貼圖；將獲取的涂色區(qū)域上的涂色肌理在相應(yīng)的三維模型上進(jìn)行貼圖疊加;將獲取的涂色區(qū)域上的圖案在相應(yīng)三維模型上進(jìn)行貼圖疊加;根據(jù)三維模型物理特征在涂色區(qū)域的高光部分增加高光貼圖疊加，在涂色區(qū)域的陰影部分增加陰影貼圖疊加。
[0012]用戶還可以在上述步驟的基礎(chǔ)上，通過(guò)使用Vuforia AR單元識(shí)別非涂色區(qū)域的特定圖案，然后，從攝像機(jī)或存儲(chǔ)單元獲取人臉照片，貼圖到具有卡通人形特征的特定三維模型面部位置，實(shí)現(xiàn)角色扮演的效果;在裝置的顯示器上顯示攝像機(jī)獲得的現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境、上述經(jīng)過(guò)重新貼圖和疊加的三維模型、動(dòng)畫(huà)、音頻和特效；用戶通過(guò)裝置的交互控制單元控制三維模型、動(dòng)畫(huà)、音頻、特效進(jìn)行開(kāi)始、暫停和停止的操作。
[0013]在所述步驟4和步驟5之間還可以包括一個(gè)步驟:從攝像機(jī)或存儲(chǔ)單元獲取真實(shí)物體視圖，貼圖到步驟4獲得的貼圖和疊加后的三維模型上，獲得第二次貼圖后的三維模型，在顯示器上顯示第二次貼圖后的三維模型。比如，用戶可以通過(guò)使用Vuforia AR單元識(shí)別非涂色區(qū)域的特定圖案，然后，從攝像機(jī)或存儲(chǔ)單元獲取普通照片，貼圖到具有照片相框特征的特定三維模型上，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的用戶自定義涂色相框中呈現(xiàn)照片的效果；在裝置的顯示器上顯示攝像機(jī)獲得的現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境、上述經(jīng)過(guò)重新貼圖的三維模型、動(dòng)畫(huà)、音頻和特效;用戶通過(guò)裝置的交互控制單元控制三維模型、動(dòng)畫(huà)、音頻、特效進(jìn)行開(kāi)始、暫停和停止的操作。
[0014]所述三維模型是三維模型組件，三維模型組件包括若干三維模型，若干三維模型組成一個(gè)情景或故事。其中涂色部分為三維模型組件的主體，其它三維模型配合主體構(gòu)建一個(gè)情景或故事，來(lái)幫助兒童理解和認(rèn)知該主體。
[0015]本發(fā)明中部分術(shù)語(yǔ)的解釋:“現(xiàn)實(shí)世界”:取自現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境的持續(xù)圖像，比如使用攝像機(jī)記錄物理現(xiàn)實(shí)世界的情況?！巴可珔^(qū)域”:由一個(gè)或幾個(gè)有意義圖形勾線內(nèi)留白的區(qū)域，該區(qū)域用于涂色和Vuforia AR單元獲取貼圖圖像時(shí)使用?！胺峭可珔^(qū)域”:一幅有意義的畫(huà)面中除“涂色區(qū)域”以外的其它區(qū)域，該區(qū)域用于Vuforia AR單元進(jìn)行標(biāo)記識(shí)別。
[0016]“權(quán)力驗(yàn)證”:將涂色書(shū)上的驗(yàn)證二維碼與裝置上的序列號(hào)進(jìn)行匹配，判斷是否有權(quán)利運(yùn)行程序內(nèi)容。
[0017]本發(fā)明的有益效果:將在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境下簡(jiǎn)單涂色貼圖到三維模型的過(guò)程進(jìn)行了優(yōu)化，多層次疊加，使得畫(huà)面色彩更鮮艷、質(zhì)感更豐富、立體感更強(qiáng);實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景更多元、生動(dòng)；并且將無(wú)法構(gòu)成情景的單個(gè)簡(jiǎn)易三維模型創(chuàng)新地拓展為具有情景、故事性、代入感的三維模型組件，實(shí)現(xiàn)在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境下，以涂色為基礎(chǔ)，使兒童的繪畫(huà)作品與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景結(jié)合顯示，具有沉浸式代入感的親子互動(dòng)的學(xué)習(xí)方法，提高兒童學(xué)習(xí)興趣；同時(shí)，還提供了在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的權(quán)力驗(yàn)證方法，保護(hù)版權(quán)方和用戶的合理合法利益。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明中系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的方法流程圖；
圖3為本發(fā)明的構(gòu)架圖；
圖4為本發(fā)明中權(quán)力驗(yàn)證流程圖；
圖5為本發(fā)明中用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的圖像；
圖中:1、涂色區(qū)域，2、非涂色區(qū)域。
【具體實(shí)施方式】
[0019]—種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的兒童涂色系統(tǒng)包括:一幅由“涂色區(qū)域”和“非涂色區(qū)域”構(gòu)成的用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的圖像、與該圖像內(nèi)容相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)、填寫(xiě)姓名區(qū)域、填寫(xiě)日期區(qū)域、評(píng)分區(qū)域，以及該圖像名稱的中文簡(jiǎn)體漢字、漢語(yǔ)拼音、中文簡(jiǎn)體漢字描紅和英文名稱。
[0020]上述涂色系統(tǒng)的顯示方法為用戶啟動(dòng)程序，首先進(jìn)行權(quán)力驗(yàn)證，步驟如下:開(kāi)啟裝置攝像機(jī)，讀取兒童涂色繪本上的驗(yàn)證碼，同時(shí)，獲取裝置序列號(hào)，轉(zhuǎn)換成字符串后，使用通訊模塊連接數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)上述字符串進(jìn)行比對(duì)、匹配和綁定，獲得正確結(jié)果時(shí)，激活裝置存儲(chǔ)單元上的數(shù)據(jù)包。
[0021]驗(yàn)證成功，啟動(dòng)攝像機(jī)，獲取現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境，同步的，使用Vuforia AR單元識(shí)別非涂色區(qū)域，用于匹配提取在裝置存儲(chǔ)單元上對(duì)應(yīng)的三維模型、動(dòng)畫(huà)、音頻和特效；同時(shí)，使用Vuforia AR單元識(shí)別涂色區(qū)域的顏色、涂色肌理和圖案;使用運(yùn)算單元，將獲取的涂色區(qū)域上的顏色優(yōu)化同色系更鮮明的色彩在相應(yīng)三維模型上進(jìn)行貼圖；將獲取的涂色區(qū)域上的涂色肌理在相應(yīng)的三維模型上進(jìn)行貼圖疊加;將獲取的涂色區(qū)域上的圖案在相應(yīng)三維模型上進(jìn)行貼圖疊加;根據(jù)三維模型物理特征在涂色區(qū)域的高光部分增加高光貼圖疊加，在涂色區(qū)域的陰影部分增加陰影貼圖疊加;在裝置的顯示器上顯示攝像機(jī)獲得的現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境、上述經(jīng)過(guò)重新貼圖和疊加的三維模型、動(dòng)畫(huà)、音頻和特效；用戶通過(guò)裝置的交互控制單元控制三維模型、動(dòng)畫(huà)、音頻、特效的進(jìn)行開(kāi)始、暫停和停止的操作。
[0022]進(jìn)而，用戶還可以在上述步驟的基礎(chǔ)上，通過(guò)使用Vuforia AR單元識(shí)別非涂色區(qū)域的特定圖案，然后，從攝像機(jī)或存儲(chǔ)單元獲取人臉照片，貼圖到具有卡通人形特征的特定三維模型面部位置，實(shí)現(xiàn)角色扮演的效果；在裝置的顯示器上顯示攝像機(jī)獲得的現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境、上述經(jīng)過(guò)重新貼圖和疊加的三維模型、動(dòng)畫(huà)、音頻和特效，實(shí)現(xiàn)多次貼圖疊加;用戶通過(guò)裝置的交互控制單元控制三維模型、動(dòng)畫(huà)、音頻、特效的進(jìn)行開(kāi)始、暫停和停止的操作。
[0023]另外，用戶還可以通過(guò)使用VuforiaAR單元識(shí)別非涂色區(qū)域的特定圖案，然后，從攝像機(jī)或存儲(chǔ)單元獲取普通照片，貼圖到具有照片相框特征的特定三維模型上，其實(shí)質(zhì)為兩次貼圖；第一次為涂色區(qū)域在調(diào)用的簡(jiǎn)單三維模型貼圖；另一次為獲取真實(shí)物體視圖在已疊加的三維模型上再次疊加。實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的用戶自定義涂色相框中呈現(xiàn)照片的效果;在裝置的顯示器上顯示攝像機(jī)獲得的現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境、上述經(jīng)過(guò)重新貼圖的三維模型、動(dòng)畫(huà)、音頻和特效；用戶通過(guò)裝置的交互控制單元控制三維模型、動(dòng)畫(huà)、音頻、特效的進(jìn)行開(kāi)始、暫停和停止的操作。
[0024]本實(shí)施例的有益效果:提供一套完整的基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的兒童涂色系統(tǒng)和其顯示方法。優(yōu)勢(shì)在于將在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境下簡(jiǎn)單涂色貼圖到三維模型的過(guò)程進(jìn)行了有美術(shù)教學(xué)意義的修飾，使得畫(huà)面色彩更鮮艷、質(zhì)感更豐富、立體感更強(qiáng)。并且將無(wú)法構(gòu)成情景的單個(gè)簡(jiǎn)易三維模型創(chuàng)新地拓展為具有情景、故事性、代入感的三維模型組件，用戶在涂色的基礎(chǔ)上，可以將人臉照片、普通照片應(yīng)用在人形模型和相框模型上，經(jīng)行多次貼圖疊加，實(shí)現(xiàn)在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境下，以涂色為基礎(chǔ)，具有沉浸式代入感的親子互動(dòng)的學(xué)習(xí)方法，一定程度上鍛煉兒童的動(dòng)手能力；同時(shí)，還提供了在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的權(quán)力驗(yàn)證方法，保護(hù)版權(quán)方和用戶的合理合法利益。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的兒童涂色系統(tǒng)，其特征在于:包括由涂色區(qū)域和非涂色區(qū)域構(gòu)成的用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的圖像。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的兒童涂色系統(tǒng)，其特征在于:還包括與所述圖像內(nèi)容相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)、填寫(xiě)姓名區(qū)域、填寫(xiě)日期區(qū)域、評(píng)分區(qū)域，以及該圖像名稱的中文簡(jiǎn)體漢字、漢語(yǔ)拼音、中文簡(jiǎn)體漢字描紅和英文名稱。3.一種權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的顯示方法，其特征在于:具體步驟如下: 步驟1:用戶啟動(dòng)程序，進(jìn)行權(quán)力驗(yàn)證； 步驟2:啟動(dòng)攝像機(jī)，獲取現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境，同時(shí)，使用Vuforia AR單元識(shí)別非涂色區(qū)域； 步驟3:根據(jù)步驟2識(shí)別出的非涂色區(qū)域匹配提取在裝置存儲(chǔ)單元上對(duì)應(yīng)富媒體文件，富媒體文件包括三維模型；同時(shí)，使用Vuforia AR單元識(shí)別涂色區(qū)域； 步驟4:使用運(yùn)算單元，將步驟3獲取的涂色區(qū)域上的，在相應(yīng)三維模型上進(jìn)行貼圖和疊加，獲得貼圖和疊加后的三維模型； 步驟5:在顯示器上顯示攝像機(jī)獲得的現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境和步驟4中獲得的貼圖和疊加后的三維模型。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的兒童涂色系統(tǒng)的顯示方法，其特征在于:所述具體步驟還包括用戶通過(guò)裝置的交互控制單元控制富媒體文件的進(jìn)行開(kāi)始、暫停和停止的操作。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的兒童涂色系統(tǒng)的顯示方法，其特征在于:所述步驟I具體為開(kāi)啟裝置攝像機(jī)，讀取兒童涂色繪本上的驗(yàn)證碼，同時(shí)，獲取裝置序列號(hào)，轉(zhuǎn)換成字符串后，使用通訊模塊連接數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)上述字符串進(jìn)行比對(duì)、匹配和綁定，獲得正確結(jié)果時(shí)，激活裝置存儲(chǔ)單元上的數(shù)據(jù)包。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的兒童涂色系統(tǒng)的顯示方法，其特征在于:所述步驟3中富媒體文件為三維模型和動(dòng)畫(huà)、音頻、特效中的一種或多種。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的兒童涂色系統(tǒng)的顯示方法，其特征在于:所述步驟3使用Vuforia AR單元識(shí)別涂色區(qū)域的顏色、涂色肌理和圖案。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的兒童涂色系統(tǒng)的顯示方法，其特征在于:所述步驟4中在相應(yīng)三維模型上進(jìn)行貼圖和疊加的具體步驟為:將獲取的涂色區(qū)域上的顏色優(yōu)化同色系更鮮明的色彩在相應(yīng)三維模型上進(jìn)行貼圖；將獲取的涂色區(qū)域上的涂色肌理在相應(yīng)的三維模型上進(jìn)行貼圖疊加;將獲取的涂色區(qū)域上的圖案在相應(yīng)三維模型上進(jìn)行貼圖疊加;根據(jù)三維模型物理特征在涂色區(qū)域的高光部分增加高光貼圖疊加，在涂色區(qū)域的陰影部分增加陰影貼圖疊加。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的兒童涂色系統(tǒng)的顯示方法，其特征在于:在所述步驟4和步驟5之間還包括一個(gè)步驟:從攝像機(jī)或存儲(chǔ)單元獲取真實(shí)物體視圖，貼圖到步驟4獲得的貼圖和疊加后的三維模型上，獲得第二次貼圖后的三維模型，在顯示器上顯示第二次貼圖后的三維模型;所述真實(shí)物體視圖為用戶照片。10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的兒童涂色系統(tǒng)的顯示方法，其特征在于:所述三維模型是三維模型組件，三維模型組件包括若干三維模型，若干三維模型組成一個(gè)情景或故事。
【文檔編號(hào)】G09B11/10GK105931506SQ201610544858
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年7月12日
【發(fā)明人】趙良華, 張圣明, 單偉, 解長(zhǎng)慶
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