[發明專利]基于人工標志的增強現實方法及裝置

有效

• 申請號: 201110318728.5
• 申請日: 2011-10-19
• 公開（公告）號: CN102521859A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 姜海濤
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: G06T13/00
• 分類號: G06T13/00;G06K9/60
• 代理公司: 深圳市世紀恒程知識產權代理事務所 44287
• 代理人: 胡海國

技術領域

本發明涉及模式識別領域，尤其涉及一種基于人工標志的增強現實方法及裝置。

背景技術

增強現實(Augmented?Reality，AR)，也被稱之為混合現實。它通過電腦技術，將虛擬的信息應用到真實世界，真實的環境和虛擬的物體實時地疊加到了同一個畫面或空間同時存在。增強現實提供了在一般情況下，不同于人類可以感知的信息。它不僅展現了真實世界的信息，而且將虛擬的信息同時顯示出來，兩種信息相互補充、疊加，給觀察者提供在現實中難以體驗到的實體信息。

增強現實應用領域非常多，而新興領域--基于移動終端的Mobile?AR技術目前也隨著智能手機的快速發展而出現了越來越多的應用。目前Mobile?AR最廣泛的應用是在娛樂和游戲方面，通常采用的方案是基于標志的方法，具體實現是通過圖像處理技術識別已知形狀的人工標志，提取出標志上的特征信息，運用特定的計算方法，求得人工標志和攝像機的相對位置關系，最終將虛擬物體疊加在畫面中的人工標志上。比如在演示應用中，將需要演示的3D物體疊加到手機攝像頭拍攝的場景中，使用者可以通過移動和旋轉手機而從各個方位觀察被演示物體的構造；在游戲應用中可以將虛擬敵人疊加到手機攝像頭拍攝的場景之中，玩家在手機屏幕上與疊加好的圖像進行互動。這樣實現了使用者與虛擬物體在真實世界背景下的交互，給使用者提供更為直觀的感受和全面的信息。

增強現實的關鍵技術是人工標志的設計和相對應的識別定位方法。目前使用的人工標志均采用單一的黑白色塊，且內部沒有存儲信息。設計單一使得在圖像識別時易受到光線和復雜物體的干擾，而內部沒有存儲信息使得虛擬物體的資料必須儲存在識別設備上且無法靈活改變。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種基于人工標志的增強現實方法，旨在提高人工標志的識別能力。

本發明提供了一種基于人工標志的增強現實方法，所述人工標志包括用于識別的紅色識別區域、用于定位的藍色定位區域及存儲虛擬物體中需改變的信息的二維碼，所述方法包括以下步驟：

采集幀圖像；

根據所述識別區域，檢測所述幀圖像中的所有人工標志，并放至鏈表中；

根據所述定位區域，計算獲得人工標志所在平面信息；

根據所述人工標志所在平面信息，將虛擬物體疊加至人工標志所在平面上。

優選地，所述根據所述識別區域，檢測所述幀圖像中的所有人工標志，并放至鏈表中的步驟具體包括：

檢測幀圖像中的識別區域，并將其圖像二值化；

提取所有識別區域的內外輪廓，判斷識別區域是否為人工標志；

若是，則將其放至鏈表中；

若否，則返回采集下一幀圖像。

優選地，所述根據所述定位區域，計算獲得人工標志所在平面信息的步驟包括：

檢測人工標志中的定位區域，并將其圖像二值化；

提取所有定位區域的外輪廓，計算獲得定位區域的四個角點；

根據所述定位區域的四個角點，計算獲得人工標志所在平面信息。

優選地，所述根據所述定位區域的四個角點，計算獲得人工標志所在平面信息的步驟之后還包括：

對所述人工標志所在平面信息進行濾波。

優選地，所述提取所有識別區域的內外輪廓，判斷識別區域是否為人工標志中的判斷方法包括：

若識別區域不存在內輪廓，則判斷該識別區域不是人工標志；

若識別區域存在內輪廓，則將外輪廓和最大的內輪廓擬合成橢圓，計算兩橢圓圓心距；

若所述圓心距小于外輪廓橢圓直徑的1/10，則判斷該識別區域是人工標志。

本發明還提供了一種基于人工標志的增強現實裝置，所述人工標志包括用于識別的紅色識別區域、用于定位的藍色定位區域及存儲虛擬物體中需改變的信息的二維碼，包括：

圖像采集模塊，用于采集幀圖像；

人工標志識別模塊，用于根據所述識別區域，檢測所述幀圖像中的所有人工標志，并放至鏈表中；

人工標志定位模塊，用于根據所述定位區域，計算獲得人工標志所在平面信息，并根據所述人工標志所在平面信息，將虛擬物體疊加至人工標志所在平面上。

優選地，所述人工標志識別模塊具體包括：

識別區域檢測單元，用于檢測幀圖像中的識別區域，并將其圖像二值化；

人工標志判斷單元，用于提取所有識別區域的內外輪廓，判斷識別區域是否為人工標志；若是，則將其放至鏈表中；若否，則通知圖像采集模塊采集下一幀圖像。

優選地，所述人工標志定位模塊具體用于：