[發(fā)明專利]一種實時三維跟蹤方法

在審

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• 申請日: 2019-07-03
• 公開（公告）號: CN110415358A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發(fā)明（設計）人: 李攀;易姿含;李子序
• 申請（專利權）人: 武漢子序科技股份有限公司
• 主分類號: G06T19/00
• 分類號: G06T19/00;G06F3/01
• 代理公司: 北京聯(lián)瑞聯(lián)豐知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 黃冠華

本發(fā)明公開了一種實時三維跟蹤方法，包括：S1，攝像頭標定，計算圖像坐標系到攝像頭坐標系的轉換參數(shù)；S2，位置跟蹤，計算標志物相對應于攝像頭坐標系的位置和角度，并通過攝像頭坐標系到場景坐標系的轉換，獲得視點在真實場景的方位和角度；S3，渲染虛擬物體，包括場景坐標系到虛擬場景坐標系的轉換，虛擬場景坐標系到虛擬攝像頭坐標系的轉換，以及虛擬攝像頭坐標系列虛擬圖像坐標系的轉換；S4，虛實融合，將虛實兩個圖像坐標系對齊，融合圖像發(fā)送到顯示設備上。本發(fā)明提高了系統(tǒng)的三維跟蹤的實時性和跟蹤精度，擴大了跟蹤范圍，增強了系統(tǒng)的可靠性和魯棒性，在擴展時間上和空間上的觀測范圍更廣，增強了數(shù)據(jù)的可信任度和分辨能力。

技術領域

本發(fā)明涉及增強現(xiàn)實技術領域，更為具體地，涉及一種實時三維跟蹤方法。

背景技術

增強現(xiàn)實(Augmented Reality，簡稱AR)，指通過計算機系統(tǒng)提供的信息增加用戶對現(xiàn)實世界感知的技術，將虛擬的信息應用到真實世界，并將計算機生成的虛擬物體、場景或系統(tǒng)提示信息疊加到真實場景中，從而實現(xiàn)對現(xiàn)實的增強。在視覺化的增強現(xiàn)實中，用戶利用頭盔顯示器，把真實世界與計算機圖形多重合成在一起。

在國外已經(jīng)有許多實際的應用，在德國，工程技術人員，在進行機械安裝、維修、調(diào)式時，通過頭盔顯示器，可以將原來不能呈現(xiàn)的機器內(nèi)部結構，以及它的相關信息、數(shù)據(jù)完全呈現(xiàn)出來，并可以按照計算機的提示，來進行工作，解決技術難題，使我們的工作非常方便、快捷、準確。但是，現(xiàn)有的虛實融合技術存在實時性差，跟蹤精度低等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種實時三維跟蹤方法，提高了三維跟蹤的實時性，并提高了系統(tǒng)的跟蹤精度，擴大了跟蹤范圍，增強了系統(tǒng)的可靠性和魯棒性，在擴展時間上和空間上的觀測范圍更廣，增強了數(shù)據(jù)的可信任度和分辨能力。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：

一種實時三維跟蹤方法，包括：

S1，攝像頭標定，計算圖像坐標系到攝像頭坐標系的轉換參數(shù)；

S2，位置跟蹤，計算標志物相對應于攝像頭坐標系的位置和角度，并通過攝像頭坐標系到場景坐標系的轉換，獲得視點在真實場景的方位和角度；

S3，渲染虛擬物體，包括場景坐標系到虛擬場景坐標系的轉換，虛擬場景坐標系到虛擬攝像頭坐標系的轉換，以及虛擬攝像頭坐標系列虛擬圖像坐標系的轉換；

S4，虛實融合，將虛實兩個圖像坐標系對齊，融合圖像發(fā)送到顯示設備上。

進一步的，在步驟S3中，包括如下子步驟：

S31，確定虛擬物體和虛擬攝像頭在場景坐標系中安放的位置，并轉換到虛擬坐標系；

S32，從虛擬場景坐標系中，將虛擬攝像頭拍攝到的物體的坐標，轉換到虛擬攝像頭坐標系的坐標；

S33，根據(jù)攝像頭標定中計算得出攝像頭的內(nèi)部參數(shù)，將虛擬物體從攝像頭坐標系投影到虛擬攝像頭的成像平面上，得到虛擬物體在虛擬圖像坐標系的投影坐標。

進一步的，在步驟S4中，融合圖像發(fā)送到頭盔顯示器上。

進一步的，在步驟S2中，包括骨骼關節(jié)點獲取步驟，在本步驟中，通過追蹤用戶姿勢，并提取骨骼關節(jié)特征點，用于實現(xiàn)用戶通過姿勢與虛擬物體進行交互。

進一步的，還設置有手勢識別控制模塊，所述手勢識別控制模塊，用于進行手勢識別。

進一步的，包括人體骨骼校正模塊，所述人體骨骼校正模塊，用于校正用戶姿勢，如果用戶姿勢校正成功，則追蹤校正后骨骼資料并獲取相應的關節(jié)點資料，如果用戶姿勢校正不成功，則繼續(xù)檢測用戶姿勢動作。

本發(fā)明的有益效果是：