[發明專利]一種實現三維增強現實的方法

無效

• 申請號: 201210398142.9
• 申請日: 2012-10-18
• 公開（公告）號: CN102903142A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 劉群
• 申請（專利權）人: 天津戛嘜影視動漫文化傳播有限公司
• 主分類號: G06T15/10
• 分類號: G06T15/10;G06T5/00
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 李莉華

技術領域

本發明涉及三維建模及增強現實技術領域，尤其涉及一種實現三維增強現實的方法。

背景技術

增強現實技術，是一種綜合了圖像識別追蹤、運動捕捉、虛擬現實等計算機學科的技術，將虛擬三維模型動畫、視頻、文字、圖片等數字信息實時疊加顯示到真實場景中，并與現實物體或者使用者實現自然互動的創新的人機交互技術，廣泛應用于各個領域，比如用戶拿著一張彩色卡片，通過攝像頭的讀取，顯示器中呈現出與卡片上的圖案相對應的三維圖像和彩色圖片相融合的虛實結合呈現。

在現有技術中，攝像裝置讀取的二維圖像上的圖案包括二維可視化編碼和彩色圖案，傳統彩色圖案的增強現實模塊讀取圖片內容像素復雜，所以對程序和攝像頭識別負荷較大，基本只能實現單一圖片讀取，基本不可能完成多圖片運行，更不用說是大量圖片了。

二維可視化編碼是類似于條形碼的一種編碼圖案，這種可視化編碼可作為標志物的唯一標識。計算機、手機和平板電腦等多媒體設備上的攝像頭都可以檢測到帶有二維可視化編碼的標志物。

但是，上述二維碼讀取模式存在如下的缺陷：

二維碼在待識別的圖片或卡片上的位置設置和所占用的尺寸需要影響圖片或卡片的圖案畫面形象，特別是對于一些對圖案的美觀程度比較關注的標志物，例如游戲卡牌；

增強現實技術依據二維碼簡單的像素圖形讀取，實現最基本的圖像識別，雖然該方式識別快速，但是，當要讀取的圖片數量大(一般200張左右)時，例如游戲卡牌，讀取如此量大的圖形，會導致讀取圖像混亂，反應遲鈍出錯，其出錯的原因：

二維碼是以像素為單位的點陣式圖像信息，陣列模式相對單一，采用的多位排列組合的方式對二維碼進行區分，這就對識別設備的識別能力有了較高的要求，另外由于例如卡牌本身尺寸的限制(8.3x6.3cm)，二維碼尺寸不宜過大，所以在攝像頭中遠距離識別的情況下就會產生混淆或者是無法讀取，此時二維碼不適于增強現實的開發應用；

另外傳統二維碼采用的是黑白色識別，雖然這樣由于顏色值反差最大(白色R:255B:255G:255黑色R:0G:0B:0)在正常情況下識別速度快，但對印刷紙張和環境要求相對較高，如果在強光先影響下會改變顏色數值(高光下黑色的變化)，導致不能識別的問題。

發明內容

本發明要解決的問題是提供一種實現三維增強現實的方法，用于在識別大量的彩色圖片或卡片時，能快速、準確的建立虛實物體之間的映射關系。

本發明的技術方案如下：

一種實現三維增強現實的方法，包括如下步驟：

A：初始化多媒體設備、其上連接的攝像裝置和相關的三維模型連接；

B：通過攝像裝置獲得標志物的視頻幀，所述標志物為圖片或卡片，其上的圖案是全彩色的；

C：對所述視頻幀進行讀取，得到彩色圖片或卡片相關信息，從而檢索到三維模型數據庫中對應的虛擬的三維模型，所述三維模型數據庫中的三維模型是利用三維建模技術、表面彩繪技術和貼圖技術完成的；

D：對虛擬的三維模型和視頻幀的坐標軸進行定位；

E：將檢索到的虛擬的三維模型調出與視頻幀進行合成，完成虛實結合，并輸出到顯示器進行顯示。

優選的，所述步驟C中對所述視頻幀進行讀取，包括二次讀取過程，第一次讀取彩色圖片或卡片上的圖形輪廓信息，完成初步檢索定位，第二次讀取彩色圖片或卡片上的圖形顏色信息，最終確認定位。

優選的，所述步驟B中的標志物在印制前，其上的圖案經過如下的處理過程：

降低圖像尺寸以保證后臺調取數據速度快；對圖案進行主題內容提煉，去掉多余的線條；加強圖像的飽和度及對比度；模糊化圖像表面；對圖像的畫面進行像素化，以提高讀取速度。

優選的，所述步驟B中彩色圖片或卡片上的圖案是全彩24萬色的，包括人物、場景和道具。

優選的，所述三維模型包括與圖片或卡片上的人物、場景和道具相對應的三維人物模型、三維場景模型和三維道具模型，其中每個人物三維模型低于2000面，每個三維場景模型或三維道具模型低于1000面。

優選的，所述第一次讀取彩色圖片或卡片上的圖形輪廓信息所利用的是多維梯度方法。

本發明的有益效果在于：突破了傳統的增強現實二維碼讀取畫面數量少得瓶頸，在增強現實技術中，通過兩次分別讀取標志物的圖形畫面像素和顏色信息，快速準確的建立虛實物體之間的映射關系；且標志物上的圖案美觀，沒有多余影響整個圖案布局的識別標志部分；且在任何光線條件下都能正常讀取標志物的信息。

附圖說明