[发明专利]增强现实视场空间和虚拟三维目标动态配准方法

摘要

本发明公开了一种增强现实视场空间和虚拟三维目标动态配准方法，包括以下步骤：获取真实场景信息和相机位置信息；通过图像系统首先根据相机的位置信息和真实场景中的定位标记来计算虚拟物体坐标到相机视平面的仿射变换，按照仿射变换矩阵在视平面上绘制虚拟物体，通过光学透视头盔显示器显示，得到增强现实系统图像；对图像进行二值化分割，根据分割后图像的灰度特性判断哪些部分属于环境背景，哪些部分属于标志物；对二值图像做连通域分析，在图像中搜索面积较大的黑色像素区域来确定标识投影区域；在标识投影区域上提取曲率变化较大的点，从而定义连通域的形状；在图像系统中将连通域的形状与三维模型对应起来，得出标识物的正确三维模型。

主权项

1.一种增强现实视场空间和虚拟三维目标动态配准方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤(1)：获取真实场景信息和相机位置信息；步骤(2)：通过图像系统首先根据相机的位置信息和真实场景中的定位标记来计算虚拟物体坐标到相机视平面的仿射变换，然后按照仿射变换矩阵在视平面上绘制虚拟物体，最后直接通过光学透视头盔显示器显示，得到增强现实系统图像；步骤(3)：对光学透视头盔显示器显示的图像进行二值化分割，根据分割后图像的灰度特性判断增强现实系统图像中哪些部分属于环境背景，哪些部分属于标志物；步骤(4)：对二值图像做连通域分析，通过在二值图像中搜索面积较大的黑色像素区域来确定标识投影区域；步骤(5)：在标识投影区域上提取曲率变化较大的点，从而精确定义连通域的形状；步骤(6)：在图像系统中将连通域的形状与三维模型对应起来，得出匹配结果，根据匹配结果得出标识物的正确三维模型；步骤(1)中所述的获取真实场景信息和相机位置信息的方式是通过采用摄像装置及光敏器件接收具有几何分布的光源和图像，然后通过计算获得信息；步骤(2)中所述计算虚拟物体坐标到相机视平面的仿射变换的方式是通过空间点的三维坐标位置选择真实场景中的虚拟物体；步骤(3)中二值化分割方式是采用直方图阈值分割法；步骤(4)中所述的连通域分析包括以下步骤：步骤(4.1)：从整个二值图像中搜索黑色像素，搜索从图像的左上角开始，以行序为准依次进行；步骤(4.2)：对于一个检测到的黑色像素，将其标志位设置为已扫描，并构建以该像素为中心的大小为3*3的搜索临域；步骤(4.3)：以递归的方式在上一步中构建的搜索临域内查找黑色像素，同时根据查找结果重新构建搜索临域；步骤(4.4)：重复递归过程直到无法获取新的黑色像素为止，并将这些位置相邻的黑色像素纳入同一个连通域；步骤(4.5)：继续检查下一个未扫描像素，查找更多的连通区域。