[發(fā)明專利]基于云端計(jì)算的標(biāo)定方法、裝置、電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880000117.6
• 申請(qǐng)日: 2018-01-09
• 公開（公告）號(hào): CN108235778B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王洛威;王愷;廉士國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 達(dá)闥機(jī)器人有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/80
• 分類號(hào): G06T7/80
• 代理公司: 北京新知遠(yuǎn)方知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11397
• 代理人: 張艷;馬軍芳

基于云端計(jì)算的標(biāo)定方法、裝置、電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述方法包括：確定已有的轉(zhuǎn)換參數(shù)G，所述轉(zhuǎn)換參數(shù)G是基于SPAAM對(duì)OSTHMD標(biāo)定得到的跟蹤坐標(biāo)系到虛擬坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)；獲取當(dāng)前用戶的對(duì)準(zhǔn)數(shù)據(jù)；根據(jù)所述當(dāng)前用戶的對(duì)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和所述轉(zhuǎn)換參數(shù)G計(jì)算當(dāng)前用戶的跟蹤坐標(biāo)系到虛擬坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)G’。本申請(qǐng)中，能夠利用已有的標(biāo)定數(shù)據(jù)完成當(dāng)前用戶的OSTHMD標(biāo)定，無需對(duì)當(dāng)前用戶進(jìn)行完整的SPAAM標(biāo)定，只需收集較少的對(duì)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化了操作，消耗時(shí)間短。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及基于云端計(jì)算的標(biāo)定方法、裝置、電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

背景技術(shù)

AR(augmented reality，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))技術(shù)是在用戶觀察到的真實(shí)自然環(huán)境中添加計(jì)算機(jī)生成的文字、3D模型等信息的技術(shù)，通過AR技術(shù)用戶不僅可以與真實(shí)環(huán)境交互，而且可在感官上接近自然環(huán)境的幾何、色彩等信息，增強(qiáng)用戶對(duì)真實(shí)環(huán)境的感知能力。AR需要設(shè)置真實(shí)攝像機(jī)和虛擬攝像機(jī)，當(dāng)用戶觀察自然世界的視角改變時(shí)，虛擬攝像機(jī)參數(shù)必須與真實(shí)攝像機(jī)參數(shù)保持一致，同時(shí)需要實(shí)時(shí)跟蹤真實(shí)物體的位置和姿態(tài)參數(shù)，利用這些參數(shù)去更新虛擬物體的位置和姿態(tài)。在虛實(shí)對(duì)準(zhǔn)過程中，系統(tǒng)中某些設(shè)備(如攝像機(jī))的內(nèi)部參數(shù)以及系統(tǒng)某些設(shè)備之間的相對(duì)位置方向等參數(shù)始終保持不變，因而可以提前對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行測(cè)量或者標(biāo)定。

AR系統(tǒng)中有2種常用的顯示設(shè)備：一種是VSTHMD(video see through headmounted displays，視頻透射頭盔顯示器)；另一種是OSTHMD(optical see through headmounted displays，光學(xué)透射頭盔顯示器)。因?yàn)镺STHMD系統(tǒng)是用戶使用自身人眼透過半透明目鏡直接獲得自然環(huán)境中的物體，因此其標(biāo)定不能像VSTHMD一樣可以直接、方便地處理真實(shí)物體圖像中的特征；同時(shí)OSTHMD標(biāo)定主要是對(duì)由人眼和OSTHMD構(gòu)成的虛擬攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，用戶的不同次使用以及用戶身份的改變都將導(dǎo)致人眼位置的潛在變化，這些人為的因素不可避免地增大了OSTHMD標(biāo)定的難度。可見相對(duì)于VSTHMD，OSTHMD的標(biāo)定更復(fù)雜、更困難。

佩戴OSTHMD后，用戶看到的景象是人眼和OSTHMD共同作用的結(jié)果，因此將光學(xué)透視頭盔顯示器與人眼的結(jié)合定義為虛擬攝像機(jī)來進(jìn)行標(biāo)定。圖1示出了OSTHMD系統(tǒng)各坐標(biāo)系間轉(zhuǎn)換關(guān)系示意圖，如圖1所示，OSTHMD涉及3個(gè)坐標(biāo)系：攝像機(jī)的跟蹤坐標(biāo)系、人工標(biāo)識(shí)的世界坐標(biāo)系以及光學(xué)頭盔的虛擬坐標(biāo)系。F為已知的世界坐標(biāo)系到跟蹤坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，其可以通過攝像頭對(duì)人工標(biāo)識(shí)的識(shí)別實(shí)時(shí)得到，并且F＝[R_F|T_F]，其中R_F代表世界坐標(biāo)系到跟蹤坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換，T_F代表世界坐標(biāo)系到跟蹤坐標(biāo)系的平移轉(zhuǎn)換；G為未知的跟蹤坐標(biāo)系到虛擬坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并且G可表示為G＝K_G[R_G|T_G]，其中K_G代表虛擬相機(jī)的內(nèi)參，可將虛擬坐標(biāo)系3D空間中的點(diǎn)投影到2D屏幕上，R_G代表跟蹤坐標(biāo)系到虛擬坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)，T_G代表跟蹤坐標(biāo)系到虛擬坐標(biāo)系的平移；H為已知的。

標(biāo)定的最終效果是使得虛擬物體可以正確疊加在實(shí)際位置之上。若有一個(gè)真實(shí)3D位置Pw處于世界坐標(biāo)系下和一個(gè)虛擬位置Pv處于虛擬坐標(biāo)系下，若標(biāo)定成功，則它們最終在真實(shí)3D世界的位置應(yīng)當(dāng)一致，即F^-1*G^-1*Pv＝Pw。對(duì)于同一個(gè)佩戴者，G是不變并且未知的，即需要在H＝F*G的約束條件下求取G，因此OSTHMD的標(biāo)定主要為求取跟蹤坐標(biāo)系到虛擬坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系G。