一种扩增实境锚点的建立方法与系统

技术领域

本发明系有关于扩增实境技术，特别有关于一种扩增实境中锚点的建立方法及系统。

背景技术

现有扩增实境关于锚点的建立，需要完整扫描实体锚点，取得锚点特征以建立实体锚点的空间信息(亦即模型)，再让虚拟对象绑定锚点，方可让虚拟对象在锚点上完整呈现，然而，扫描时影像易受角度、方向、光线、周边环境、距离及算法等影响，造成锚点计算结果的不确定性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种扩增实境中锚点的建立方法，利用锚点装置主动广播提供空间信息，所述锚点装置透过至少两种通讯技术发送空间信息封包，扩增实境装置经由收到两种通讯技术的空间信息封包的时间差计算出距离，由于本提案的锚点装置会持续主动的提供空间信息，因此在建立虚拟对象前，不需事先完整扫描实体锚点，又，本案之锚点装置为可携式，不会因为原空间模型被破坏而使得虚拟对象无法运作。

本发明实施例提供一种扩增实境锚点的建立方法，该方法包括下列步骤：锚点装置持续发送第一空间信息封包及第二空间信息封包，其中，锚点装置更包含发射器，可包含至少两个发射器用于发送两种通讯技术，透过第一通讯技术及第二通讯技术发送第一空间信息封包及第二空间信息封包，第一空间信息封包及第二空间信息封包皆包含锚点装置的锚点序号及角度信息；透过扩增实境(Augmented Reality，AR)装置接收第一空间信息封包、第二空间信息封包，其中，AR装置更包含处理单元；透过处理单元，根据第一空间信息封包、第二空间信息封包取得AR装置与锚点装置之间的空间关系，其中，空间关系包含AR装置相对于锚点装置所在的方位、水平距离与垂直高度。

本发明实施例还提供一种扩增实境锚点的建立系统，包括：锚点装置，用于持续发送第一空间信息封包及第二空间信息封包，其中，锚点装置包含发射器，可包含至少两个发射器用于发送两种通讯技术，透过第一通讯技术及第二通讯技术发送第一空间信息封包及第二空间信息封包；第一空间信息封包及第二空间信息封包皆包含锚点装置的锚点序号及角度信息；扩增实境(Augmented Reality，AR)装置，用于接收第一空间信息封包、第二信息封包，其中，AR装置更包含处理单元；透过处理单元，根据第一空间信息封包、第二空间信息封包取得AR装置与锚点装置之间的空间关系，其中，空间关系包含AR装置相对于锚点装置所在的方位、水平距离与垂直高度。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1显示本发明实施例所述之扩增实境锚点的建立系统示意图。

图2显示本发明实施例所述之扩增实境锚点的建立方法的流程图。

图3显示本发明实施例所述之空间信息封包传递示意图。

图4显示本发明实施例所述之扩增实境锚点的建立系统应用情境示意图。

图5显示本发明实施例所述之锚点装置俯视图。

图6显示本发明实施例所述之锚点装置侧视图。

图7显示本发明实施例所述之AR装置示意图。

主要元件符号说明

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如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图与实施例对本发明进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1显示本发明实施例所述之扩增实境锚点的建立系统示意图。系统包括锚点装置110及扩增实境(Augmented Reality，AR)装置120。如图1所示，锚点装置110每间隔T时间，发送第一空间信息封包111及第二空间信息封包112，锚点装置110更包含发射器(图1未显示)，透过第一通讯技术及第二通讯技术发送第一空间信息封包111及上述第二空间信息封包112，第一空间信息封包111及第二空间信息封包112皆包含锚点装置110的锚点序号及发射器的角度信息，第一通讯技术及第二通讯技术可为无线射频讯号、超音波、红外线、雷射任意两种的组合。

在一实施例中，所述发射器还包含多个子发射器，用于分别通过第一通讯技术及第二通讯技术发送第一空间信息封包及第二空间信息封包。

透过扩增实境(Augmented Reality，AR)装置120接收第一空间信息封包111、第二空间信息封包112，AR装置120更包含处理单元(图1未显示)，透过处理单元，根据第一空间信息封包111、第二空间信息封包112的封包内容取得AR装置120与锚点装置110之间的空间关系，上述空间关系包含AR装置120相对于锚点装置110所在的方位、水平距离与垂直高度。

图2显示本发明实施例所述之扩增实境锚点的建立方法的流程图。

步骤S101，锚点装置透过第一通讯技术发送第一空间信息封包，透过第二通讯技术发送第二空间信息封包，其中第一空间信息封包及第二空间信息封包皆包含角度信息，角度信息包含发射器在锚点装置中水平位置指向的方位角以及发射器与水平面的夹角。

步骤S102，AR装置接收锚点装置透过第一通讯技术发出的第一空间信息封包。

步骤S103，AR装置接收锚点装置透过第二通讯技术发出的第二空间信息封包。

步骤S104，AR装置中的处理单元，根据第一空间信息封包及第二空间信息封包取得AR装置与锚点装置之间的空间关系，所述空间关系包含AR装置相对于锚点装置所在的方位、水平距离与垂直高度。处理单元根据角度信息中的方位角来判断AR装置相对于锚点装置的所在方位。

步骤S105，AR装置计算AR装置与锚点装置之间的距离。由于第一通讯技术与第二通讯技术的传输速度为已知，因此AR装置根据第一通讯技术的传输速度、第二通讯技术的传输速度、接收到第一空间信息封包的时间以及接收到第二空间信息封包的时间，可计算出AR装置与锚点装置之间的距离。例如，锚点装置同时透过无线射频(Radio Frequency,RF)发送第一空间信息封包，透过超音波发送第二空间信息封包，在T0时间的时候AR装置收到RF发出的第一空间信息封包，在T1时间为AR装置收到超音波发出的第二空间信息封包，由于RF的传播速度约等同光速，而超音波的传播速度较慢，因此T1>T0，收到第一空间信息封包与第二空间信息封包的接收时间差为T1-T0，根据距离＝速度x时间的公式、已知的第一通讯技术传输速度、已知的第二通讯技术传输速度以及上述接收时间差计算出AR装置与锚点装置之间的距离。

步骤S106，AR装置根据步骤S105所计算出来的距离，与第一空间信息封包中关于发射器与水平面的夹角，可计算出AR装置与锚点装置之间的水平距离及垂直高度。

图3显示本发明所述实施例之空间信息封包传递示意图。如图3所示，锚点装置310透过第一通讯技术330及第二通讯技术340以间隔时间T的周期同时发送第一空间信息封包及第二空间信息封包。在本实施例中，以第一通讯技术330为无线射频(Radio Frequency,RF)与第二通讯技术340为超音波作为范例说明，但不以此两种通讯技术为限。由于RF的传输速度如光速3x108m/s，超音波在空气中的传输速度约343m/s，因此AR装置302在时间T0的时候，收到锚点装置301经由RF发出的第一空间信息封包，在时间T1时接收到超音波发出的第二空间信息封包，T1>T0，根据上述T1-T0的时间差，以及已知的第一通讯技术330传输速度与第二通讯技术340传输速度可以计算得到AR装置302与锚点装置301之间的距离。

图4显示本发明实施例之扩增实境锚点的建立系统应用情境示意图。如图4所示，锚点装置410设置于地面，透过设置于各种角度的发射器周期性地经由第一通讯技术及第二通讯技术发送空间信息封包，当用户戴着AR装置420进入锚点装置410的应用范围内时，AR装置420收到锚点装置410其中一个发射器411所发出的空间信息封包，发射器411与水平面夹角430，由于锚点装置410同时透过两种通讯技术发送空间信息封包，其中空间信息封包中包含发射器411所指向的方位角以及与水平面的夹角，因此，AR装置420根据接收到第一通讯技术与第二通讯技术所发送的空间信息封包的时间差，以及所接收到的空间信息封包中发射器411与水平面夹角430，可计算出锚点装置410与AR装置420之间的距离440，得知锚点装置410与AR装置420之间的距离440之后，再根据发射器411与水平面夹角430可以计算取得锚点装置410与AR装置420之间的水平距离450与垂直高度460。在空间信息封包中带有锚点序号与角度信息，其中，AR装置420根据锚点序号判断所接收到的空间信息封包来自空间中的哪个锚点装置，而空间信息封包的角度信息包含锚点装置410中的发射器411所指向的方位角以及与水平面夹角430。

图5显示本发明实施例所述之锚点装置500俯视图。如图5所示，锚点装置500透过指向性通讯技术以及于锚点装置500中的不同方位角设置复数发射器，作为判断AR装置与锚点装置500之间相对方位的判断标准，根据指向性通讯技术的特性，AR装置只会接收到来自某特定方向的空间信息封包，以图5为例，当AR装置位于相对锚点装置500的180度方位角的位置，只会接收到第四发射器540的讯号，第四发射器540发出的空间信息封包中包含的角度信息为位于锚点装置方位角180度，及与水平面夹角0度，藉此判断AR装置与锚点装置500的相对方位。然而，受限于指向性通讯技术方向性的限制，单一组发射器所能涵盖的方位角度也许有限，因此锚点装置500需设置多组发射器才能有效涵盖整个空间范围内的所有角度，图5以每一发射器所能涵盖的角度范围为60度为例，至少需设置六个发射器才能涵盖所有方位，包含指向0度方位角的第一发射器510所涵盖的范围330度至30度、指向60度方位角的第二发射器520所涵盖的范围为30度至90度、指向120度方位角第三发射器530所涵盖的范围为90度至150度、指向180度方位角第四发射器540所涵盖的范围为150度至210度、指向240度方位角第五发射器550所涵盖的范围为210度至270度及指向300度方位角第六发射器560所涵盖的范围为270度至330度，因此无论AR装置位于锚点装置500的任何方位，AR装置都可以收到来自锚点装置500发出的空间信息封包，再根据空间信息封包中的角度信息判断来所接收到的是来自哪个发射器所发出的，藉此判断AR装置位于锚点装置500的哪个方位。

图6显示本发明实施例所述之锚点装置600立体侧视图。在不同实施例中，可视应用场所所需显示的角度进行锚点装置600形状的选择，锚点装置600可为半球型、球型等，但并不以此为限，可视实际应用场所而定，在此以球型锚点装置600作为示例进行说明，如图6所示，锚点装置600设置复数个不同方位角的发射器，其中第一发射器610指向0度方位角且与水平面夹角0度，第二发射器620指向60度方位角且与水平面夹角0度，第三发射器630指向60度方位角且与水平面夹角60度，第四发射器640指向0度方位角且与水平面夹角90度，第五发射器650指向300度方位角且与水平面夹角60度，第六发射器660指向300度方位角且与水平面夹角0度，第七发射器670指向300度方位角且与水平夹角-60度，第八发射器680指向0度方位角且与水平夹角-90度，第九发射器690指向60度方位角且与水平夹角-60度。

图7显示本发明实施例所述之AR装置示意图。如图7所示，由于本案透过指向性通讯技术进行锚点装置与AR装置700之间相对方位的识别，因此在AR装置700上的复数位置设置有复数接收器，如图7中的白色圆点为接收器710设置的位置，然而，图7中的配置仅为示意图，藉此表达AR装置700需在各种不同位置设置接收器710，使AR装置700得以接收来自各种方向的空间信息封包，其中AR装置可能是任何形式的装置:头戴式装置、智能型眼镜、智能手机、平板计算机等等。

综上所述，本发明符合发明专利要件，爰依法提出专利申请。惟，以上该者仅为本发明的较佳实施方式，本发明的范围并不以所述实施方式为限，举凡熟悉本案技艺的人士爰依本发明的精神所作的等效修饰或变化，皆应涵盖于以下申请专利范围内。