[發明專利]一種高精度增強現實方法及系統

在審

• 申請號: 202011058831.6
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112200917A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 冀勇
• 申請（專利權）人: 北京零境科技有限公司
• 主分類號: G06T19/00
• 分類號: G06T19/00;G06K9/46;G06K9/62;G06T7/246;G06T7/73;G06F3/01
• 代理公司: 北京奇眸智達知識產權代理有限公司 11861
• 代理人: 馬廷昭

本發明公開了一種高精度增強現實方法，包括以下步驟：在每一真實世界圖像中針對同一目標點提取關鍵點信息，根據所有的所述關鍵點信息提取特征點集合信息和相似性度量；執行匹配性分析，排除特征點的增刪變化干擾，計算不同視點之間的相對位置信息；獲取所述視點的運動變化信息和運動跟蹤信息，計算不同視點之間的相關性信息；對慣性信息進行修正，再根據時空敏感性的特點，實現慣性輔助定位。本發明的增強現實方法能建立一個典型的虛擬現實場景，并綜合利用定位定姿設備和輸入設備與虛擬環境和目標進行定位和交互，通過在增強現實硬件設備的顯示，達到虛實結合的交互效果。本發明還公開了一種采用上述方法的系統。

技術領域

本發明涉及增強現實空間信息技術領域，特別是涉及一種高精度增強現實方法及系統。

背景技術

增強現實(Augmented Reality)，簡稱AR，是一種實時地計算攝影機影像的位置及角度并加上相應圖像、視頻、3D模型的技術，這種技術的目標就是把虛擬場景疊加到現實場景里，將真實的環境和虛擬的物體實時地疊加到同一個畫面和空間內同時存在。

在軍事領域，部隊可以利用增強現實來增強戰場環境信息，利用大空間高精度定位定姿技術把握戰場動態，在真實環境中融合虛擬物體，可以增強真實的戰場場景。向系統中輸入部隊的位置信息，系統不僅能向部隊顯示真實的戰場場景，而且能夠通過增加虛擬物體強調肉眼無法看見的環境信息以及敵方或己方的隱藏力量來增強真實戰場場景的顯示，真正實現各種戰場信息的可視化。

現有的應用于軍事領域的增強現實技術中，多通過慣性測量單元、輪式里程計等實現定位，由于實際應用環境的復雜性和不可預知性，其定位精度較差。

發明內容

本發明的一個目的在于提出一種定位精度高的增強現實方法。

一種高精度增強現實方法，包括以下步驟：

獲取用戶多個視點的真實世界圖像，在每一所述真實世界圖像中針對同一目標點提取關鍵點信息，根據所有的所述關鍵點信息提取特征點集合信息和相似性度量；

對所述特征點集合信息執行匹配性分析，排除特征點的增刪變化干擾，再利用匹配性分析后的特征點集合信息計算不同視點之間的相對位置信息；

獲取所述視點的運動變化信息和運動跟蹤信息，結合所述相對位置信息，得到基于視覺的真實世界采樣點的視覺定位信息和運動信息，計算不同視點之間的相關性信息；

通過所述視覺定位信息和所述運動信息，結合視覺信息的可信度分析，對慣性信息進行修正，再根據所述視覺定位信息和所述運動信息在運動過程中時空敏感性的特點，實現慣性輔助定位。

本發明的有益效果是：本發明的增強現實方法能實現一個支持多人協同的分布式虛擬現實系統框架，實現多個人在同一個虛擬環境下進行交互的功能，支持多機位姿和操作信息同步與反饋操作；建立一個典型的虛擬現實場景，并綜合利用定位定姿設備和輸入設備與虛擬環境和目標進行定位和交互，通過在增強現實硬件設備的顯示，達到虛實結合的交互效果。

另外，根據本發明提供的高精度增強現實方法，還可以具有如下附加的技術特征：

進一步地，所述特征點集合信息的通過ORB算法特征提取獲得，所述ORB算法包括特征點提取和特征點描述，所述特征點提取用于獲取所述特征點集合信息，所述特征點描述用于獲取所述相似性度量。

進一步地，所述匹配性分析為結合特征點對之間的匹配度分析，排除特征點的增刪變化干擾，恢復匹配上的特征點的深度，并同時得到特征點的三維空間位置，此坐標成為世界坐標系，它以初始化時的相機光心為坐標系原點。

進一步地，所述可信度分析之前還包括：

采用平面場景的單應性矩陣H和用于非平面場景的基礎矩陣F，然后通過一個評分規則來選擇合適的模型，恢復相機的旋轉矩陣R和平移向量t；