[发明专利]通过图像估计环境光照来实现虚拟模型光照一致性的方法

说明书

本发明提供了一种通过图像估计环境光照来实现虚拟模型光照一致性的方法，包括：获取预处理图像的当前帧，将图像格式转换为指定格式，计算指定格式的图像均值；计算当前帧图像与上一帧图像的均值之差；均值之差超过阈值则对均值之差进行平滑处理；对均值之差或平滑处理结果进行归一化处理；将归一化处理结果实时传递给渲染场景树进行环境光照渲染；将与光源节点同级的虚拟模型节点的显示效果同步渲染，实现虚拟模型与现实场景的光照一致性。本发明在既未提高计算量、也未借助外部设备的前提下，实现了对环境光照情况的大致估计，并且利用估计的结果对虚拟模型进行相应的光照处理，以达到虚实融合的目的。

技术领域

本发明涉及SLAM(simultaneous localization and mapping)显示技术领域，尤其是一种通过图像估计环境光照来实现虚拟模型光照一致性的方法。

背景技术

增强现实(Augmented Reality，简称AR)技术，是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动，该技术具有三大特点：虚实融合、实时交互、三维注册。而光照一致性就是虚实融合中非常重要的部分。光照一致性为根据现实环境中的光照情况，对虚拟模型进行相应的光照处理，从而使虚拟模型更好的融合在现实环境中。

目前解决光照一致性的方法主要有：利用高动态图像进行光源求解；利用反射球进行光源求解。这两种方法在实际运用中存在以下问题：

1.利用高动态图像求解需通过多张图像合成高动态范围图像后在进行计算，计算量大，对于移动设备的普适性不高。

2.利用反射球求解则需要额外使用反射球这一实际物体，增加了实际应用时的难度。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种通过图像估计环境光照来实现虚拟模型光照一致性的方法，该方法在既未提高计算量、也未借助外部设备的前提下，实现了对环境光照情况的大致估计，从而利用估计的结果对虚拟模型进行相应的光照处理，以达到虚实融合的目的。

本发明提供了一种通过图像估计环境光照来实现虚拟模型光照一致性的方法，包括：

步骤一：获取预处理图像的当前帧，判断图像格式，若图像格式为指定格式，则进行步骤三，否则进行步骤二；

步骤二：将图像格式转换为指定格式；

步骤三：计算指定格式的图像均值；

步骤四：计算当前帧图像与上一帧图像的均值之差；

步骤五：判断均值之差是否超过阈值，若超过则进行步骤六，否则进行步骤七；

步骤六：对均值之差进行平滑处理；

步骤七：对均值之差或平滑处理结果进行归一化处理；

步骤八：将归一化处理结果实时传递给渲染场景树进行环境光照渲染，将与归一化处理结果同级的虚拟模型节点的显示效果同步渲染，实现虚拟模型光照与现实场景的一致性。

进一步的，指定格式优选为HSV格式。

步骤四中，计算当前帧图像与上一帧图像的均值之差ΔL，包括：

ΔL＝L_i-L_i-1

其中，L_i为当前帧图像的灰度均值，L_i-1为上一帧图像的灰度均值。

步骤六中，对均值之差进行平滑处理，得到平滑处理结果ΔL′，包括：

其中，ΔL为均值之差，为平滑系数。