[发明专利]一种基于增强现实技术的英语学习系统

权利要求书

1.一种基于增强现实技术的英语学习系统，其特征在于，包括：AR眼镜、图像采集器、微型投影仪和中央控制器；

所述AR眼镜(1)的两侧镜架上对称设置有至少两个图像采集器(2)，所述的图像采集器(2)用于采集其可视范围内的图像，并将生成的图像数据发送至中央控制器；

所述的中央控制器从图像数据中对物体进行特征提取，通过对特征数据进行分析后以辨识出物体信息，并将物体信息所对应的物体汉语名称和英文单词进行图像转化，获得虚拟显示对象，结合真实场景对虚拟显示对象进行渲染，并通过微型投影仪(3)将渲染后的虚拟显示对象进行投影，该中央控制器还用于从接收的图像数据中识别出人体的手势数据，通过对手势数据进行分析后生成对应的动作数据，并利用该动作数据执行人机交互操作；

所述微型投影仪(3)的信号输入端与中央控制器连接，该微型投影仪(3)的投射端与AR眼镜(1)上设置的半透射镜(4)相对，用于将中央控制器输出的图像投影至半透射镜(4)上。

2.根据权利要求1所述的基于增强现实技术的英语学习系统，其特征在于，所述的图像采集器采用CCD摄像头对图像进行采集。

3.根据权利要求1所述的基于增强现实技术的英语学习系统，其特征在于，所述的中央控制器包括：信号处理模块、特征提取模块、物体辨识模块、知识库、图像渲染模块和手势辨识模块；

所述信号处理模块用于接收图像采集器输出的图像信号，并将图像信号进行处理，生成供特征提取模块识别的图像数据；

所述的特征提取模块用于在图像数据中识别出物体的特征数据，并将获得的特征数据发送至物体辨识模块，所述的特征数据包括物体的颜色、纹理、轮廓和立体形状数据；

所述的物体辨识模块将特征数据与知识库中存储的特征组合序列进行匹配，提取经匹配的特征组合序列所对应的物体汉语名称及英文单词；

所述的知识库用于存储各种特征组合序列，所述的特征组合序列包括由物体的颜色、纹理、轮廓和立体形状数据组成的特征组合及其对应的物体汉语名称和英文单词；

所述的图像渲染模块用于将匹配获得的物体汉语名称和英文单词进行图像转化，获得虚拟显示对象，并结合真实场景中物体的位置选定虚拟显示对象的显示位置，同时根据真实场景图像帧中的亮度对虚拟显示对象进行光照渲染；

所述的手势辨识模块用于在图像数据中识别出人体的手势数据，并通过对手势数据进行分析后生成对应的动作数据，并以动作数据控制中央控制器的运行。

4.根据权利要求3所述的基于增强现实技术的英语学习系统，其特征在于，所述的信号处理模块包括：A/D转换器、信号放大器和滤波器，用于将图像采集器输出的信号依次进行模数转换、放大和滤波处理。

5.根据权利要求3所述的基于增强现实技术的英语学习系统，其特征在于，所述的中央控制器还包括学习模式选择模块，所述的学习模式选择模块内设置有若干个学习模式，用于将物体辨识模块匹配获得的物体汉语名称和英文单词与用户选定的学习模式相比较，如果在学习模式中存在该匹配获得的物体汉语名称和英文单词，则将物体汉语名称和英文单词输出至图像渲染模块，否则不输出该匹配获得的物体汉语名称和英文单词；

所述的学习模式是按照不同等级的知识水平对知识库中存储的所有特征组合序列进行划分，并组合成对应的物体汉语名称及英语单词集合。

6.根据权利要求3所述的基于增强现实技术的英语学习系统，其特征在于，所述的知识库还存储与英文单词关联的音标、例句和思维导图数据；

所述的物体辨识模块还用于提取与英文单词关联的音标、例句和思维导图数据，并发送至图像渲染模块；

所述的图像渲染模块还用于将接收到的音标、例句和思维导图数据进行图像转化，获得虚拟显示对象，并结合真实场景中物体的位置选定虚拟显示对象的显示位置，同时根据真实场景图像帧中的亮度对虚拟显示对象进行光照渲染；

所述的思维导图数据是以匹配获得的英文单词为核心，将与其属性相关的所有英文单词构建得到的关联图。