[發明專利]用于使用預先計算的光照構建增強現實環境的方法

有效

• 申請號: 201310757195.X
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103761763B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: J·斯蒂德;A·克勞斯;M·斯卡維澤;張煒;A·湯姆林;T·安布魯斯;B·芒特;S·拉塔;R·哈斯汀斯
• 申請（專利權）人: 微軟技術許可有限責任公司
• 主分類號: G06T15/50
• 分類號: G06T15/50;G06T15/60
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 段登新

背景技術

增加逼真的光照和陰影到諸如虛擬視頻游戲環境的虛擬環境中，可能在運算量上是昂貴的。同樣地，供在玩視頻游戲期間使用的用于光照效果的渲染時間會可能是不可接受的長。例如，在虛擬環境中編碼逼真光照(例如，全局照明)和陰影(“光地圖”)的紋理地圖的創建將可能花費幾個小時，或甚至幾天來計算。因此，這種光照效果通常在虛擬環境開發期間為虛擬環境預先計算，而不是在玩游戲期間實時計算。

動態光照和陰影將會被計算的更快。然而，動態光照的視覺質量可能遠遠低于預先計算的光照效果的視覺質量。此外，動態光照在運行時可能使用大量的資源。

發明概要

涉及使用全局光照效果高效地構建增強現實環境的多個實施例被公開。例如，一個公開的實施例提供了一種通過顯示設備顯示增強現實圖像的方法。該方法包括接收捕獲顯示設備的局部環境的圖像的圖像數據；以及通過該圖像數據標識局部環境的物理特征。該方法進一步包括構建用于從用戶的視角與物理特征在空間上配準地顯示在物理特征上的虛擬結構的增強現實圖像，該增強現實圖像包括被布置在相鄰的位置來形成虛擬結構特征的多個模塊化的虛擬結構片段，每個模塊化的虛擬結構片段包括預先計算的光照效果；以及輸出該增強現實圖像到該顯示設備。

本概要被提供來以簡化的形式介紹概念的選擇，其將在下文的詳細描述中進一步描述。本概要并不意圖確定被要求的主題的關鍵特征或必要特征，也不意圖用來限制被要求的主題的范圍。此外，被要求的主題不限于解決在本公開的任意部分指出的任意或所有的缺點的實現。

附圖簡要描述

圖1示出了在一個示例使用環境中的透視(see-through)顯示設備的示例性實施例。

圖2示出了圖1的示例使用環境中的增強現實圖像的實施例。

圖3示出了模塊化的虛擬結構片段集合的示例性實施例。

圖4示出了被應用到一個模塊化的虛擬結構片段的部分的預先計算的光照效果的示意描述。

圖5A圖示了增加動態點光效果到圖2的增強現實圖像中，而圖5B圖示了在具有預先計算的光照效果的一個模塊化的虛擬結構片段的部分上的動態點光效果的效果示例。

圖6示出了描述用于構建適應于檢測的物理環境的虛擬環境的方法的實施例的流程圖。

圖7示出了透視顯示設備的示例性實施例的框圖。

圖8示出了計算系統的示例實施例的框圖。

詳細描述

如上文提到的，用于虛擬環境的逼真光照效果通常是在虛擬環境被構建好之后預先被計算，然后被存儲，例如，被存儲為用于虛擬環境的光地圖。這種虛擬環境一般使用固定的幾何形狀來建造，而所述固定的幾何形狀不適應于用戶的周圍環境。

相反，增強現實顯示系統可被配置以使虛擬圖像適應于用戶的周圍環境。例如，增強現實視頻游戲可使得游戲中的虛擬結構適于用戶的物理環境的相應的物理結構。因此，增強現實圖像對象的幾何形狀可基于用戶的物理環境而改變。

由于使得增強現實環境適于物理環境在實時使用期間發生，如果高質量的光照效果在環境被創建后被應用到該環境上，那么該光照計算也將在此時發生。然而，如果在將增強現實圖像適于物理環境之后用于增強現實環境的這種光照效果被計算，那么取決于用于計算光照效果的特定計算系統，由于應用逼真光照效果的計算花費，用戶可能不得不等待幾個小時到幾天來經歷增強現實體驗。這會導致慢得不可接受的用戶體驗。進一步地，在這么長的延遲期間物理環境的外觀可能會變化。這會導致現實世界和虛擬世界之間的不匹配，其可能顯著地影響增強現實體驗。

作為一個可能的解決方案，動態光照可被用來代替預先計算的光照效果用于增強現實環境。然而，如上文提到的，動態光照比預先計算的光照可能具有更低的質量，因此可能不提供同樣好的用戶體驗。此外，動態光照在運行時在運算量上是昂貴的，這可能減少諸如其他視覺和玩游戲的體驗的其他方面的計算預算。