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专利号: 2022103956632
申请人: 北华航天工业学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-07
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种增强现实系统,其特征在于包括:

摄像头(1),用于拍摄实景图像;

六轴陀螺仪(2),用于实时测量摄像头(1)的运动状态;

定位模块(3),用于实时定位摄像头(1)的位置信息;

图像数据库(4),用于预存目标图像的特征数据信息和渲染数据信息;

图像识别模块(5),用于使用图像数据库(4)中预存的目标图像的特征数据信息识别摄像头(1)拍摄到的实景图像中待渲染的目标图像;

图像处理模块(6),用于使用图像数据库(4)中预存的目标图像的渲染数据信息对图像识别模块(5)识别出的目标图像进行渲染,并将渲染后的目标图像与实景图像进行融合;

将渲染后的目标图像与实景图像进行融合包括以下步骤,

C1、根据目标图像的形状确定实景图像中的融合边界,使用渲染后的目标图像在融合边界内对实景图像进行替换;

C2、在融合边界的内侧设置图像过渡区,使用图像过渡区对应的实景图像对图像过渡区中的目标图像进行叠加;

C3、在融合边界的外侧设置图像监控区,根据图像监控区的图像参数变化对目标图像进行修正;

步骤C2中,将实景图像中亮度超过上限阈值和亮度低于下限阈值的区域标记出来,将实景图像标记区域的RGB值与目标图像对应位置的RGB值进行加权平均,实景图像标记区域RGB值的加权因子随着实景图像亮度与上限阈值或下限阈值的偏差增大而增加;

所述实景图像标记区域RGB值的加权因子的取值范围为0.05~0.2;

步骤C3中,在图像监控区中选取追踪点,计算每个追踪点在每个时间周期内的位置变化向量,根据位置变化向量的相似度对追踪点进行分组,然后根据每组追踪点的位置对图像监控区进行分块,使用图像监控区块对应追踪点的变化向量拟合图像监控区块的变化向量,然后根据拟合出的变化向量将图像监控区块的图像进行移动和变换,然后降低进入融合边界的图像监控区块图像的分辨率,然后将进入融合边界的图像监控区块图像的RGB值与目标图像对应位置的RGB值进行平均;

图像输出模块(7),用于将图像处理模块(6)处理后的图像输出。

2.一种权利要求1所述的增强现实系统的控制方法,其特征在于包括以下步骤:

A、摄像头(1)拍摄实景图像,并将拍摄到的实景图像实时发送至图像识别模块(5)和图像处理模块(6);

B、图像识别模块(5)根据六轴陀螺仪(2)和定位模块(3)发送的摄像头(1)的位置信息和运动状态信息判断摄像头的拍摄范围,然后根据拍摄范围从图像数据库(4)调取对应的目标图像的特征数据信息;然后使用特征数据信息与实景图像进行比对,当出现与特征数据信息匹配度高于设定阈值的区域时,将此区域判定为与特征数据信息对应的目标图像;

C、图像处理模块(6)使用图像数据库(4)中预存的目标图像的渲染数据信息对图像识别模块(5)识别出的目标图像进行渲染,并将渲染后的目标图像与实景图像进行融合;

将渲染后的目标图像与实景图像进行融合包括以下步骤,

C1、根据目标图像的形状确定实景图像中的融合边界,使用渲染后的目标图像在融合边界内对实景图像进行替换;

C2、在融合边界的内侧设置图像过渡区,使用图像过渡区对应的实景图像对图像过渡区中的目标图像进行叠加;将实景图像中亮度超过上限阈值和亮度低于下限阈值的区域标记出来,将实景图像标记区域的RGB值与目标图像对应位置的RGB值进行加权平均,实景图像标记区域RGB值的加权因子随着实景图像亮度与上限阈值或下限阈值的偏差增大而增加;实景图像标记区域RGB值的加权因子的取值范围为0.05~0.2;

C3、在融合边界的外侧设置图像监控区,根据图像监控区的图像参数变化对目标图像进行修正;

在图像监控区中选取追踪点,计算每个追踪点在每个时间周期内的位置变化向量,根据位置变化向量的相似度对追踪点进行分组,然后根据每组追踪点的位置对图像监控区进行分块,使用图像监控区块对应追踪点的变化向量拟合图像监控区块的变化向量,然后根据拟合出的变化向量将图像监控区块的图像进行移动和变换,然后降低进入融合边界的图像监控区块图像的分辨率,然后将进入融合边界的图像监控区块图像的RGB值与目标图像对应位置的RGB值进行平均;

D、图像处理模块(6)将处理后的图像发送至图像输出模块(7)进行输出。

3.根据权利要求2所述的增强现实系统的控制方法,其特征在于:步骤B中,使用特征数据信息与实景图像进行比对包括以下步骤,将特征数据信息依次与实景图像进行比对,将比对成功的特征数据信息标记在实景图像的对应区域;将标记有特征数据信息的区域按照相对位置进行分组,当同组区域所包含的特征数据信息数量超过目标图像所包含特征数据信息总数的80%时,将上述同组区域判定为与特征数据信息对应的目标图像。

4.根据权利要求3所述的增强现实系统的控制方法,其特征在于:计算每个特征数据信息与图像数据库(4)中其它特征数据信息的平均相似度,将待对比特征数据信息按照平均相似度由低到高的顺序依次对实景图像进行比对。

5.根据权利要求2所述的增强现实系统的控制方法,其特征在于:步骤C中,对图像识别模块(5)识别出的目标图像进行渲染后,若图像识别模块(5)暂时处于空闲状态,则根据目标图像之间的相对位置关系,将已渲染目标图像周边的其它目标图像进行渲染处理。