[发明专利]应用三维场景计算机图形学原理的增强现实设备

说明书

本发明公开了应用三维场景计算机图形学原理的增强现实设备，包括视频采集模块、跟踪注册模块、虚拟场景渲染模块、基础算法模块、人机交互界面模块和中央控制模块，所述视频采集模块与中央控制模块连接，所述跟踪注册模块与中央控制模块连接，所述虚拟场景渲染模块与中央控制模块连接，所述基础算法模块与中央控制模块连接，所述人机交互界面模块与中央控制模块连接；所述虚拟场景渲染模块包括视点变换模块、模型变换模块、投影变换模块和显示变换模块。本发明通过视频采集模块、跟踪注册模块、虚拟场景渲染模块、基础算法模块、人机交互界面模块和中央控制模块及其相互配合提高了增强现实系统的精度、分辨率、实时性和稳定性。

技术领域

本发明涉及增强现实，具体涉及应用三维场景计算机图形学原理的增强现实设备。

背景技术

增强现实技术是将真实世界的信息和虚拟世界的信息通过一定的方式叠加形成信息量更大的展示界面的技术，达到了对现实世界信息的加强。增强现实可以把原本在现实世界中人类能感知能力范围内很难体验到的真实信息(比如视觉，声音，味道，触觉等信息)，通过计算机等科学技术，模拟仿真后叠加到所取主观真实世界的信息中去，将真实的环境信息和虚拟的物体信息实时叠加到在同一画面或空间，再通过一定的显示手段使这些信息展示出来，使得人体能够感知与察觉，从而达到超越现实的增强现实的感官体验。

随着计算机技术的快速发展，增强现实技术在近年来发展势头强劲。增强现实技术在多个领域中展露头角，并开始应用于智能手机终端，逐步在各种领域提供增强现实支持，带来灵动的用户体验，更实用也更人性化。增强现实技术应用于安卓是基于增强现实技术进来的高速发展和安卓设备的爆发式普及。基于计算机增强现实技术，整合现实取景图片，安卓系统、智能终端平台，将虚拟场景与现实场景的信息叠加，使系统的应用得到扩大与加强，也使系统信息更直观、高效的传达。从当下信息领域的发展趋势来看，随着人们对增强现实技术的应用于了解的加深，基于安卓智能终端的增强现实系统会得到更多的发展。现有的安卓平台的增强现实系统精度低、分辨率低、实时性差、稳定性差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的安卓平台的增强现实系统精度低、分辨率低、实时性差、稳定性差，目的在于提供应用三维场景计算机图形学原理的增强现实设备，提高增强现实系统的精度、分辨率、实时性和稳定性。

本发明通过下述技术方案实现：

应用三维场景计算机图形学原理的增强现实设备，包括视频采集模块、跟踪注册模块、虚拟场景渲染模块、基础算法模块、人机交互界面模块和中央控制模块，所述视频采集模块与中央控制模块连接，所述跟踪注册模块与中央控制模块连接，所述虚拟场景渲染模块与中央控制模块连接，所述基础算法模块与中央控制模块连接，所述人机交互界面模块与中央控制模块连接；所述虚拟场景渲染模块包括视点变换模块、模型变换模块、投影变换模块和显示变换模块，所述模型变换模块接收模型坐标并将模型坐标变换为世界坐标，所述视点变换接收世界坐标并将世界坐标变换为观察坐标，所述投影变换模块将观察坐标变换为规格化坐标，所述显示变换模块将规格化坐标转变为设备坐标再将设备坐标传输至中央控制模块。

视频采集模块：初始化摄像头，对真实场景进行视频流采集和存储，将采集的图像数据用于后续分析和处理。

跟踪注册模块：通过对采集图像的处理分析，获得场景中标志物图像的位置以及朝向信息，实现对标志物的跟踪注册，为虚拟场景的正确渲染加载提供支持。

虚拟场景渲染模块：标志物识别后，通过OpenGL ES渲染虚拟场景的3D模型，将其实时叠加显示于标志物上，实现增强现实功能。