[发明专利]跟踪三维物体

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2012年4月18日申请且标题为“跟踪三维物体(Tracking Three-Dimensional Objects)”的第13/450,241号美国申请案的权益，所述美国申请案又主张2011年11月29日申请且标题为“跟踪三维物体(Tracking Three-Dimensional Objects)”的第61/564,722号美国临时申请案的权益。前述美国申请案的全文特此以引用的方式并入。

技术领域

本发明涉及处理数字图像数据的领域。特定来说，本发明涉及跟踪三维物体。

背景技术

基于常规模型的物体跟踪限于假定精确地知道关于物体的几何性质的方法。此限制常常将基于模型的跟踪限于平面物体，其中物体的几何性质是平凡的。此限制提出了在跟踪自然三维(3D)物体中的挑战，所述自然3D物体通常比简单物体(例如，海报及产品包装)更复杂。在许多状况下，虚拟模型并不存在，且用于此些自然3D物体的典型常规模型获取过程可能过于复杂。举例来说，一个常规方法为使用三维扫描仪来扫描自然物体。然而，此方法可为乏味的、成本密集型的，且可在3D模型化中需要特殊的技能。结果，常规方法可太昂贵且太复杂以致不能部署到大众市场。

因此，需要可处理常规解决方案的以上问题的跟踪3D物体的设备及方法。

发明内容

本发明涉及跟踪三维物体。根据本发明的实施例，跟踪三维(3D)物体的方法包含：使用跟踪背景构建数据库以存储所述3D物体的二维(2D)图像的集合，其中所述跟踪背景包含至少一个己知图案；接收跟踪图像；根据所述跟踪图像的特征点确定所述跟踪图像是否匹配所述数据库中的至少一个图像；及响应于所述跟踪图像匹配所述数据库中的至少一个图像而提供关于所述跟踪图像的信息。

构建数据库的方法还包含：借助所述跟踪背景捕获所述3D物体的2D图像的所述集合，其中2D图像的所述集合包含所述3D物体的多个视角；从每一2D图像提取特征点的集合，其中特征点的所述集合包含所述3D物体的特征点的第一子集及所述跟踪背景的特征点的第二子集；及将特征点的所述第一子集存储于所述数据库中。构建数据库的方法进一步包含：记录2D图像的所述集合相对于由背景目标的图案定义的常见坐标系的对应姿态信息；及将特征点的所述集合存储于所述数据库中。

确定所述跟踪图像是否匹配所述数据库中的至少一个图像的方法包含：从所述跟踪图像提取特征点；及将所述跟踪图像的所述特征点与所述数据库中的2D图像的所述集合的对应特征点相比较。将所述跟踪图像的所述特征点与所述数据库中的2D图像的所述集合的对应特征点相比较的方法包含：执行就所述跟踪图像与所述数据库中的2D图像的所述集合之间的匹配特征点的数目的累计表决；及根据就匹配特征点的数目的所述累计表决从2D图像的所述集合中识别至少一个代表性图像。将所述跟踪图像的所述特征点与所述数据库中的2D图像的所述集合的对应特征点相比较的方法进一步包含从具有最高的匹配特征点数目的所述至少一个代表性图像估计所述跟踪图像的代表性姿态。将所述跟踪图像的所述特征点与所述数据库中的2D图像的所述集合的对应特征点相比较的方法进一步包含：通过合并来自所述代表性图像中的两者或两者以上的特征点创建经合并特征点的集合；及根据经合并特征点的所述集合估计所述跟踪图像的代表性姿态。

提供关于所述跟踪图像的信息的方法包含以下各者中的至少一者：提供所接收的所述跟踪图像的姿态信息；根据所述跟踪图像的所述姿态信息提供用以支持移动装置上的动画应用程序的信息；及根据所述跟踪图像的所述姿态信息提供用以支持所述移动装置上的扩增实境应用程序的信息。

在另一实施例中，用于跟踪三维物体的计算机程序产品包括存储用于由一或多个计算机系统执行的计算机程序的非暂时性媒体。所述计算机程序产品进一步包括：用于使用跟踪背景构建数据库以存储3D物体的二维(2D)图像的集合的代码，其中所述跟踪背景包含至少一个己知图案；用于接收跟踪图像的代码；用于根据所述跟踪图像的特征点确定所述跟踪图像是否匹配所述数据库中的至少一个图像的代码；及用于响应于所述跟踪图像匹配所述数据库中的至少一个图像而提供关于所述跟踪图像的信息的代码。