[发明专利]一种实现增强现实的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及增强现实处理技术领域，尤其涉及一种实现增强现实的方法及装置。

背景技术

增强现实（Augmented Reality，AR）是在虚拟现实的基础上发展起来的新技术，是虚拟现实研究的一个重要分支。概括地说，增强现实技术是借助计算机图形技术和可视化技术产生现实环境中不存在的虚拟对象，并将虚拟对象准确地“嵌入”到真实环境中，借助显示设备将虚拟对象与真实环境融为一体，将虚拟的信息应用到真实世界，从而呈现给用户一个感官效果真实的新环境，以实现对现实的增强。

用于实现增强现实技术的增强现实系统需要通过分析大量的定位数据和场景信息来保证计算机生成的虚拟物体可以精确地定位在真实场景中。因此，增强现实系统中通常都包含以下几个基本的处理步骤：

（1）获取真实场景信息；

（2）对获取的真实场景信息和摄像头位置信息进行分析；

（3）生成虚拟物体；

（4）根据摄像头位置信息在视平面上绘制虚拟物体，并将虚拟物体与真实场景信息一起显示。

目前，主要采用的增强现实技术包括：带标注的增强现实（即Marker AR）技术和无标注的增强现实（Marker-less AR）技术。

下面将分别对现有技术中采用的两种增强现实技术进行描述。

（一）带标注的增强现实技术

在带标记的增强现实技术中，主要是使用方形的黑白标记，识别和跟踪黑白标记以实现摄像头位置的估计，进而实现虚拟和现实的叠加。

带标记的增强现实技术的具体实现过程可以包括：

（1）摄像头采集现实世界的影像，并将其传给计算机；

（2）计算机上的软件在每帧视频中搜索所有可能的矩形物体，例如，可以使用固定门限值将矩形物体标记分割出来；

（3）如果找到矩形，则软件采用相应的数学方法计算出摄像头相对于矩形物体标记的位置，以估计摄像头位置信息；

（4）在确定摄像头位置信息后，便可以在指定的位置根据摄像头位置信息，将虚拟物体叠加到视频中；

（5）经过上述处理后，便可以在显示设备中看到叠加有虚拟物体的视频。

在上述Marker AR技术中，当标记图像不完整时（例如，标记图像被遮挡或部分标记图像被移出摄像头视场），则难以识别出标记的内容，这样，便无法根据标记的内容将虚拟物体叠加到视频中。

（二）无标注的增强现实技术

在无标注的增强现实技术中，其具体实现过程可以包括：

（1）摄像头采集现实世界的影像，并将其传给计算机；

（2）计算机软件在视频帧中检测图像的局部特征，将局部特征与可能的目标对象的局部特征进行匹配；

（3）根据局部特征位置的几何约束，只保留合理的匹配，从而可以根据合理的匹配可以识别出目标对象；

（4）在确定系统存在被识别出的目标对象后，则跟踪已被识别出的目标对象，并采用摄像头姿势估计算法，计算出摄像头相对每个目标对象的位置；

（5）在确定摄像头相对各目标对象的位置后，可分别在目标指引的位置上，依据摄像头相对各目标的位置信息，将虚拟物体叠加到视频中；

（6）经过上述处理后，便可以在显示设备中看到叠加有虚拟物体的视频。

在Marker-less AR技术中，由于使用图像的局部特征匹配识别对象，因而相应的处理过程中计算量较大。而且，在该Marker-less AR技术中，对摄像头采集到的目标图像的尺寸也有一定的要求，若目标远离摄像头，摄像头采集到的目标图像过小，则将导致检测到的目标图像中的局部特征过少，而无法达到要求的合理匹配特征个数，进而导致无法检测出目标对象，使得无法完成将虚拟物体叠加到视频中的处理。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现增强现实的方法及装置，从而可以降低现有技术中增强现实处理过程中的计算量并可以保证增强现实的处理效果。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

第一方面，所述一种实现增强现实的方法，包括：

获取采集到的真实图像的一个或多个边缘连通区域；

若所述的边缘连通区域的覆盖范围符合预定要求，但图像质量不符合预定要求，则将所述边缘连通区域包含的图像进行下采样处理；

根据下采样处理后的边缘连通区域包含的图像及预先保存的采样模板确定摄像头位置信息；

根据所述摄像头位置信息进行增强现实的处理操作。