TWM559036U - 無標式適地性擴增實境系統 - Google Patents

Abstract

本創作提供一種無標式適地性擴增實境系統，具有多個定位信標、雲端網路伺服器以及行動裝置。多個定位信標分別置於場域空間中，用以建立場域空間之座標系。雲端網路伺服器儲存至少一定位點以及對應至少一定位點的至少一擴增實境影像。行動裝置根據多個定位信標之無線訊號計算自己在場域空間內的座標。當行動裝置抵達場域空間中預設的定位點時，行動裝置之螢幕上呈現攝像鏡頭拍攝場域之即時場景影像中立即產生來自雲端網路伺服器之擴增實境影像，使用者即可透由此擴增實境影像與即時場景影像或場域互動。

Description

無標式適地性擴增實境系統

本創作係有關於一種無標式適地性擴增實境系統，特別是一種使用多個定位信標(Beacon)來定位行動裝置之座標的擴增實境系統。當行動裝置進入此場域範圍內之任意位置或預設的任一定位點位置，行動裝置之螢幕上就能呈現攝像鏡頭拍攝場域之即時場景影像以及來自雲端網路伺服器之擴增實境影像，藉此使用者即可透由此擴增實境影像與即時場景影像或場域互動。

習知的擴增實境(Augmented Reality, AR)大部分必須利用圖碼(marker)或特定圖案於一特定的定位點並結合影像處理技術來進行辨識，藉此在螢幕上呈現虛擬物件。

再者，近年來的擴增實境可利用真實世界的物件，不需要再透過圖碼或圖像，直接利用空間中之任一物件的外貌輪廓即可呈現出使用者預想的虛擬物件，但缺點是仍需要透由物件才得以呈現此虛擬物件。

綜觀前所述，本創作之發明人思索並設計一種擴增實境系統，其不須使用圖碼、特定圖案與物件，只要在特定的場域空間內之任意位置，即可呈現出使用者預想的虛擬物件，並針對現有技術之缺失加以改善，進而增進產業上之實施利用。

基於上述目的，本創作係提供一種無標式適地性擴增實境系統，具有多個低功率定位信標、雲端網路伺服器以及行動裝置。多個定位信標，係分別置於場域空間中，用以建立場域空間之座標系。雲端網路伺服器，係經由網路與多個定位信標通訊連結，並儲存至少一定位點以及對應至少一定位點的至少一擴增實境影像以及行動裝置，行動裝置包含無線通訊單元、處理單元、攝像鏡頭、螢幕，無線通訊單元係與多個定位信標雙向通訊，處理單元執行演算法以判斷行動裝置於座標系中之一座標，螢幕係顯示攝像鏡頭拍攝場域空間之即時場景影像，當行動裝置抵達此場域範圍內之任意位置或預設的定位點位置時，處理單元接收來自雲端網路伺服器之擴增實境影像並重疊於即時場景影像上顯示。

較佳地，多個定位信標係設置在場域空間中內，用以判斷行動裝置於座標系中之座標。

較佳地，雲端網路伺服器具有儲存資料庫，其儲存不同該至少一定位點所對應的不同該擴增實境影像。

較佳地，行動裝置具有陀螺儀或電子羅盤用以計算出攝像鏡頭之仰角或方位，並依攝像鏡頭之不同仰角或不同方位而在螢幕上呈現其對應之擴增實境影像。

較佳地，多個低功率定位信標接收無線通訊單元之訊號，並即時傳送此訊號至雲端網路伺服器，以演算法即時計算出行動裝置於場域空間中之座標點。

較佳地，擴增實境影像包含2D物件、3D物件或影片。

較佳地，當使用者透過螢幕進一步點擊2D物件、3D物件或影片時，該處理單元係在螢幕上顯示被點擊之2D物件、3D物件或影片所對應之擴增實境影像。

較佳地，演算法為指紋比對法與訊號文比對法。

較佳地，處理單元係執行一AR行動應用程式以計算行動裝置之座標，並於螢幕上顯示攝像鏡頭擷取之即時場景影像以及擴增實境影像。

承上所述，本創作之一種擴增實境系統，可具有一或多個下述優點：

(1) 本創作之無標式適地性擴增實境系統不需要利用圖碼(marker)或圖像，只要是在此場域範圍內之任意位置或預設的定位點位置，皆可於行動裝置之螢幕上呈現擴增實境影像，其擴增實境影像可包含2D物件、3D物件或影片。

(2) 本創作之無標式適地性擴增實境系統利用多個低功率定位信標搭配行動裝置上之AR行動應用單元的指紋比對演算法或訊號文比對演算法，使用者只要抵達預設的至少一定位點，即可精確地呈現擴增實境影像並重疊於即時場景影像上顯示。

(3) 本創作之無標式適地性擴增實境系統所呈現的擴增實境影像，如2D物件、3D物件或影片，使用者可透由點擊2D物件、3D物件或影片，用以呈現進一步之擴增實境影像以及與2D物件、3D物件或影片互動。

為利 貴審查員瞭解本創作之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本創作配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明之用，未必為本創作實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本創作於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

以下將參考相關圖式，說明本創作無標式適地性擴增實境系統，為使便於理解，下述實施例中相同元件係以相同之符號標示來說明。

請參閱第1圖以及第2圖，為本創作之無標式適地性擴增實境系統之示意圖以及低功率定位信標之定位示意圖。本創作之無標式適地性擴增實境系統1包含多個低功率定位信標10、雲端網路伺服器20以及行動裝置30。在此，低功率定位信標10係指使用低功號藍芽技術的信標裝置(Beacon)，但此僅為舉例而非為限制本創作。行動裝置30係可與多個低功率定位信標10以及雲端網路伺服器20通訊連結。

行動裝置30包含無線通訊單元301、處理單元302、攝像鏡頭303以及螢幕304。雲端網路伺服器20係儲存至少一定位點201以及對應至少一定位點201的至少一擴增實境影像202。多個低功率定位信標10係分別設置在一場域空間40中以建立一座標系，當行動裝置30進行場域空間40中，行動裝置30可接收到低功率定位信標10的無線訊號，再根據所接收的無線訊號以及低功率定位信標10的位置，計算出行動裝置30在座標系內的座標。

經過上述機制得到行動裝置30的座標後，只要判斷出行動裝置30移動到預設的定位點201，則雲端網路伺服器20可傳送對應的擴增實境影像到行動裝置30之螢幕上顯示出，如此便可達到不需要利用圖碼或圖像便可實現擴增實境之技術功效。以下將結合圖式詳細說明本創作之無標式適地性擴增實境系統之技術。

請續參閱第2圖，其為本創作之無標式適地性擴增實境系統之多個低功率定位信標10在一場域空間40之定位示意圖。為了達到最佳的定位效果，多個低功率定位信標10在場域空間40中可多點式的設置，如此可讓行動裝置30能夠在場域空間40的每個位置都能接收到足夠計算座標的無線訊號。

多個低功率定位信標10的座標為已知，如果行動裝置30在場域空間40中可接收到三個以上的低功率定位信標10之訊號，再以訊號強弱推算行動裝置30與低功率定位信標10之間的距離，則行動裝置30便可執行指紋比對演算法與訊號文比對演算法計算出在座標系中之座標。指紋比對演算法與訊號文比對演算法為此領域之技術者所熟知的技術，故在此不再贅述；此外，上述運算出行動裝置30之座標的過程僅為舉例，而非為限制本創作，而任何可透過接收三個的無線訊號發送器的訊號來計算行動裝置30之座標的方式皆在本創作之保護範圍內。

值得注意的是，為了有較佳的定位較果，多個低功率定位信標10理想的數目為4個，且離地面的高度最好約為1.2公尺左右，藉此可用以較精準地判斷行動裝置30是否抵達此場域空間40之至少一定位點201。此定位點201之高度可大約為一般桌子的高度，大約1公尺左右；不過上述低功率定位信標10以及定位點201的高度僅為舉例，非為限制本創作，使用者可根據自己的需求修改，例如場域空間40越大，所需要的低功率定位信標10的數目就越多。

請同時參閱第1圖以及第3圖，係為本創作之無標式適地性擴增實境系統之實施例之擴增實境影像重疊於即時場景影像上顯示之示意圖。當行動裝置30於場域空間40中，行動裝置30透由無線通訊單元301接收來自多個低功率定位信標10之無線訊號，而處理單元302利用一演算法根據此些無線訊號即時計算出行動裝置30於場域空間40中之座標點。當行動裝置30抵達如第3圖所示之定位點201，雲端網路伺服器20係立即透由網路傳遞定位點201對應之擴增實境影像202至行動裝置30，而行動裝置30之處理單元將所接收到的擴增實境影像重疊於行動裝置30之攝像鏡頭303所拍攝的即時場景影像上，並於螢幕上顯示，即第3圖中的行動裝置30之螢幕上所呈現的畫面之擴增實境影像202為一長方體。

藉此，使用者可手持行動裝置30移動，並開啟攝像鏡頭303，當使用者移動到預設的定位點201時，例如預設要顯示導覽資訊的牆面或是地板，螢幕304上便會顯示相對應的擴增實境影像，例如2D物件、3D物件或影片，來傳遞導覽資訊。不同的定位點201可設計不同的擴增實境影像202，而多個擴增實境影像之間也可以設計成有對應關係；例如，如果行動裝置30的螢幕304為觸控螢幕，則使用者可點擊螢幕上的擴增實境影像，例如按鍵影像，藉此觸發下一個擴增實境影像的顯示，使用者可進而依序與不同的擴增實境影像互動。

再者，如果行動裝置30可得知其攝像鏡頭之面對方位以及仰角，本創作之無標式適地性擴增實境系統可有其他的應用，以下將詳細描述。請參閱第4圖，係為本創作之無標式適地性擴增實境系統之實施例於不同視角呈現不同的擴增實境影像之示意圖。在此實施例中，行動裝置30具有陀螺儀或電子羅盤，可透由處理單元即時計算出攝像鏡頭之一仰角、一方位或一高度，而此時行動裝置30之螢幕上可因應其不同仰角、不同方位或不同高度，而呈現不同視角之擴增實境影像202並重疊於攝像鏡頭所拍攝的即時場景影像上顯示。

進一步的說明，如第4圖所示，可明顯的表達當行動裝置30分別位於定位點201之右方、前方和左方，其行動裝置30之螢幕即呈現不同視角之擴增實境影像202，再者，使用者亦可在同一定點直接調整攝像鏡頭之仰角或方位觀看不同視角之擴增實境影像202，此外，如上文所述，如果行動裝置30的螢幕為觸控螢幕，使用者可直接用觸控的方式轉動或縮放螢幕上的擴增實境影像，直接觀看不同視角或甚至是其更細微處的擴增實境影像。

請參閱第5圖，係為本創作之無標式適地性擴增實境系統之實施例之流程圖。進一步的說明本創作無標式適地性擴增實境系統之使用方法。步驟501，使用者可預先在一場域空間中設置多個低功率定位信標(如上文所述，低功率定位信標的理想數目為4個，並且需對角線設置以及離地約)並預設好至少一定位點，使用者接著啟用行動裝置之處理單元，此處理單元係執行一AR行動應用程式，並於螢幕上顯示攝像鏡頭擷取之即時場景影像。

步驟502，使用者手持行動裝置於此場域空間移動，AR行動應用程式以一演算法計算行動裝置之座標，再透過無線通訊單元與多個低功率定位信標，來回傳送移動中之行動裝置之座標用以判斷使用者是否抵達一定位點，若抵達一定位點，AR行動應用程式立即接收來自雲端網路伺服器之擴增實境影像並重疊於行動裝置之攝像鏡頭所拍攝的即時場景影像上顯示，此外，雲端網路伺服器可具有一儲存資料庫，可根據使用者抵達不同的定位點，預先儲存其對應的擴增實境影像如2D物件、3D物件或影片於此儲存資料庫內。

步驟503，此擴增實境影像可同時包含2D物件、3D物件或影片並重疊於即時場景影像上顯示，2D物件與3D物件的擴增實境影像可為一般的圖片或動漫人物，而影片的擴增實境影像，可為一般的電影或戲劇。步驟504，使用者可與擴增實境影像互動或透由此擴增實境影像與場域空間互動，例如使用者可直接與2D物件與3D物件的擴增實境影像進行對話，如問答(問答的內容，可由雲端網路伺服器預先設定即可) ，或者藉由問答的方式，選取欲觀看的影片。更進一步的，使用者可與擴增實境影像並結合場域空間進行互動，如在室內進行動態的打棒球或靜態的玩桌遊等。

本創作之無標式適地性擴增實境系統之無線通訊單元可為一信標(Beacon)裝置，可以使行動裝置在短距離間與多個低功率定位信標交換資料，且低功率定位信標則為一無線電技術，此無線電技術至少可以提供大約至少50米的通訊範圍，足以提供室內定位所需。此外，本創作之無標式適地性擴增實境系統之演算法為一指紋比對法與一訊號文比對法，可輔助用以精確地預估物件或裝置之座標，適合應用於室內之定位。

雖然本創作以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習相像技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本創作之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧無標式適地性擴增實境系統
10‧‧‧低功率定位信標
20‧‧‧雲端網路伺服器
201‧‧‧定位點
202‧‧‧擴增實境影像
30‧‧‧行動裝置
301‧‧‧無線通訊單元
302‧‧‧處理單元
303‧‧‧攝像鏡頭
304‧‧‧螢幕
40‧‧‧場域空間
501、502、503、504‧‧‧步驟

第1圖係為本創作之無標式適地性擴增實境系統之示意圖。 第2圖係為本創作之無標式適地性擴增實境系統之多個低功率定位信標在一場域空間中之定位示意圖。 第3圖係為本創作之無標式適地性擴增實境系統之實施例之擴增實境影像重疊於即時場景影像上顯示之示意圖。 第4圖係為本創作之無標式適地性擴增實境系統之實施例於不同視角呈現不同的擴增實境影像之示意圖。 第5圖係為本創作之無標式適地性擴增實境系統之實施例之流程圖。

Claims (9)

1. 一種無標式適地性擴增實境系統，其包含： 多個低功率定位信標，係分別置於一場域空間中，用以建立該場域空間之一座標系； 一雲端網路伺服器，係儲存至少一定位點以及對應該至少一定位點的至少一擴增實境影像；以及 一行動裝置，該行動裝置包含一無線通訊單元、一處理單元、一攝像鏡頭、一螢幕，該無線通訊單元係與該雲端網路伺服器通訊，以及與該多個低功率定位信標雙向通訊，該處理單元執行一演算法以判斷該行動裝置於該座標系中之一座標，該螢幕係顯示該攝像鏡頭拍攝該場域空間之一即時場景影像，當該行動裝置抵達該至少一定位點時，該處理單元接收來自該雲端網路伺服器之該至少一擴增實境影像並重疊於該即時場景影像上顯示。
2. 如申請專利範圍第1項所述之無標式適地性擴增實境系統，其中該多個低功率定位信標係設置在該場域空間中，用以判斷該行動裝置於該座標系中之該座標。
3. 如申請專利範圍第1項所述之無標式適地性擴增實境系統，其中該雲端網路伺服器具有一儲存資料庫，該儲存資料庫係儲存不同該至少一定位點所對應的不同該擴增實境影像。
4. 如申請專利範圍第1項所述之無標式適地性擴增實境系統，其中該行動裝置具有一陀螺儀或一電子羅盤用以計算出該攝像鏡頭之一仰角、一方位或一高度，並依該攝像鏡頭之不同該仰角、不同該方位或不同該高度而在該螢幕上呈現其對應之該擴增實境影像。
5. 如申請專利範圍第1項所述之無標式適地性擴增實境系統，其中該無線通訊單元與該多個低功率定位信標來回傳送移動中之該行動裝置之該座標，利用該演算法即時計算出該行動裝置於該場域空間中之座標。
6. 如申請專利範圍第1項所述之無標式適地性擴增實境系統，其中該擴增實境影像包含一2D物件、一3D物件或一影片。
7. 如申請專利範圍第6項所述之無標式適地性擴增實境系統，其中當使用者透過該螢幕點擊該2D物件、該3D物件或該影片時，該處理單元係在該螢幕上顯示對應該2D物件、該3D物件或該影片之該至少一擴增實境影像。
8. 如申請專利範圍第1項所述之無標式適地性擴增實境系統，其中該演算法為一指紋比對法與一訊號文比對法。
9. 如申請專利範圍第1項所述之無標式適地性擴增實境系統，其中該處理單元係執行一AR行動應用程式以計算該行動裝置之該座標，並於該螢幕上顯示該攝像鏡頭擷取之該即時場景影像以及該擴增實境影像。