[發明專利]一種基于AR測距與空間多標記物的單相機空間重建與渲染方法

在審

• 申請號: 202110055905.9
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112785720A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 張邱鳴;劉大偉;車少帥;胡笳;管羽晟
• 申請（專利權）人: 中電鴻信信息科技有限公司
• 主分類號: G06T19/00
• 分類號: G06T19/00;G01S11/12
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 許軻;夏平

本發明公開了一種基于AR測距與空間多標記物的單相機空間重建與渲染方法，該方法將多個特定標志的標記物放置在真實場景中，利用移動設備的單相機對上述標記進行圖像采集，識別圖像中的標記，并通過AR測距得到標記間的真實距離，當移動設備隨用戶同步運動時，獲取含有一定數量標記物的即時圖像，識別一定數量標記并得到標記間的像素距離，結合移動前后標記間的真實距離與像素距離的空間比例數值關系，得出用戶運動前后的距離及角度變化信息，之后經過坐標系的變換進行空間重建并調整相應的場景渲染素材。本發明成本較低，易于拓展，可以實現準確性高、場景渲染效果穩定的交互體驗。

技術領域

本發明涉及增強現實及空間定位技術領域，特別涉及一種基于AR測距與空間多標記物的單相機空間重建與渲染方法。

背景技術

AR(增強現實，Augmented Reality)是一種將真實世界信息和虛擬世界信息進行綜合和疊加的新技術，它把現實世界一定時間空間范圍內很難體驗到的實體信息(如視覺、聽覺、觸覺等)，通過計算機技術，模擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應用到真實世界，被人類感官所感知，從而達到超越現實的感官體驗。增強現實技術，不僅展現了真實世界的信息，而且將虛擬的信息同時顯示出來，兩種信息相處補充、疊加，使人們對真實場景的體驗、感覺和認知得以提高。

增強現實技術利用三維跟蹤注冊技術來計算虛擬物體在真實環境中的位置，通過將計算機中的虛擬物體或信息帶到真實世界中實現對現實世界的增強。近年來隨著科技的發展，增強現實技術被廣泛應用于工業、軍事、醫療、教育等多個領域。

在AR系統中，很多應用場景會涉及到空間定位，利用空間定位技術可以實現真實世界與虛擬世界的更好互動。目前現有的空間定位技術主要通過以下兩種方式：第一種是基于傳感器的定位技術，主要通過硬件傳感器，如磁場傳感器、慣性傳感器、超聲波傳感器、光學傳感器、機械傳感器等對攝像機進行跟蹤定位，這類方法簡單，獲取速度快，但設備較為昂貴，且容易受外界環境的影響；第二種是基于計算機視覺的定位技術，通過分析處理拍攝到的圖像數據信息識別和定位真實場景環境，進而確定現實場景與虛擬信息之間的對應關系，此類方法一般只需要攝像機拍攝到的圖像信息，對硬件要求較低，但是要求設備具有很強的計算處理能力且跟蹤效果不穩定，會對系統的運算速度和精度造成較大影響。此外上述兩種方法都要求具有多個攝像頭，才可以保證定位的精度。

發明內容

本發明的目的在于為了克服現有技術的不足，提出的一種基于AR測距與空間多標記物的單相機空間重建與渲染方法，將多個特定標志的標記物放置在真實場景中，利用移動設備的單相機對上述標記進行圖像采集，識別圖像中的標記，并通過AR測距得到標記間的真實距離，當移動設備隨用戶同步運動時，獲取含有一定數量標記物的即時圖像，識別一定數量標記并得到標記間的像素距離，結合移動前后標記間的真實距離與像素距離的空間比例數值關系，得出用戶運動前后的距離及角度變化信息，之后經過坐標系的變換進行空間重建并調整相應的場景渲染素材。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案是：一種基于AR測距與空間多標記物的單相機空間重建與渲染方法，所述方法包括如下步驟：

步驟1：空間標記物放置及分區域AR建模；

步驟2：計算不同標記物間的真實距離；

步驟3：計算不同標記物間像素距離；

步驟4：空間重建及場景渲染。

進一步的，所述步驟1將多個具有特定標志的標記物放置在真實場景中，保證每個區域擁有一定數量的標記物，之后對場景進行分區域AR建模，每個區域中含有一定數量的標記物。

更進一步的，所述一定數量的標記物為3至5個。

更進一步的，所述特定標記物包括X字形圖案、正方形圖案、星型、多邊形圖案中任一個或多個，并且該特定標記物可以自定義。