專利名稱：一種實(shí)現(xiàn)三維增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三維建模及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)三維增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的方法。
背景技術(shù)：
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是一種綜合了圖像識(shí)別追蹤、運(yùn)動(dòng)捕捉、虛擬現(xiàn)實(shí)等計(jì)算機(jī)學(xué)科的技術(shù)，將虛擬三維模型動(dòng)畫、視頻、文字、圖片等數(shù)字信息實(shí)時(shí)疊加顯示到真實(shí)場(chǎng)景中，并與現(xiàn)實(shí)物體或者使用者實(shí)現(xiàn)自然互動(dòng)的創(chuàng)新的人機(jī)交互技術(shù)，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，比如用戶拿著一張彩色卡片，通過攝像頭的讀取，顯示器中呈現(xiàn)出與卡片上的圖案相對(duì)應(yīng)的三維圖像和彩色圖片相融合的虛實(shí)結(jié)合呈現(xiàn)。 在現(xiàn)有技術(shù)中，攝像裝置讀取的二維圖像上的圖案包括二維可視化編碼和彩色圖案，傳統(tǒng)彩色圖案的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)模塊讀取圖片內(nèi)容像素復(fù)雜，所以對(duì)程序和攝像頭識(shí)別負(fù)荷較大，基本只能實(shí)現(xiàn)單一圖片讀取，基本不可能完成多圖片運(yùn)行，更不用說是大量圖片了。二維可視化編碼是類似于條形碼的一種編碼圖案，這種可視化編碼可作為標(biāo)志物的唯一標(biāo)識(shí)。計(jì)算機(jī)、手機(jī)和平板電腦等多媒體設(shè)備上的攝像頭都可以檢測(cè)到帶有二維可視化編碼的標(biāo)志物。但是，上述二維碼讀取模式存在如下的缺陷二維碼在待識(shí)別的圖片或卡片上的位置設(shè)置和所占用的尺寸需要影響圖片或卡片的圖案畫面形象，特別是對(duì)于一些對(duì)圖案的美觀程度比較關(guān)注的標(biāo)志物，例如游戲卡牌；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)依據(jù)二維碼簡單的像素圖形讀取，實(shí)現(xiàn)最基本的圖像識(shí)別，雖然該方式識(shí)別快速，但是，當(dāng)要讀取的圖片數(shù)量大(一般200張左右)時(shí)，例如游戲卡牌，讀取如此量大的圖形，會(huì)導(dǎo)致讀取圖像混亂，反應(yīng)遲鈍出錯(cuò)，其出錯(cuò)的原因二維碼是以像素為單位的點(diǎn)陣式圖像信息，陣列模式相對(duì)單一，采用的多位排列組合的方式對(duì)二維碼進(jìn)行區(qū)分，這就對(duì)識(shí)別設(shè)備的識(shí)別能力有了較高的要求，另外由于例如卡牌本身尺寸的限制(8. 3x6. 3cm)，二維碼尺寸不宜過大，所以在攝像頭中遠(yuǎn)距離識(shí)別的情況下就會(huì)產(chǎn)生混淆或者是無法讀取，此時(shí)二維碼不適于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的開發(fā)應(yīng)用；另外傳統(tǒng)二維碼采用的是黑白色識(shí)別，雖然這樣由于顏色值反差最大(白色R:255B:255G:255黑色R:0G:0B:0)在正常情況下識(shí)別速度快，但對(duì)印刷紙張和環(huán)境要求相對(duì)較高，如果在強(qiáng)光先影響下會(huì)改變顏色數(shù)值(高光下黑色的變化)，導(dǎo)致不能識(shí)別的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是提供一種實(shí)現(xiàn)三維增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的方法，用于在識(shí)別大量的彩色圖片或卡片時(shí)，能快速、準(zhǔn)確的建立虛實(shí)物體之間的映射關(guān)系。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種實(shí)現(xiàn)三維增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的方法，包括如下步驟A :初始化多媒體設(shè)備、其上連接的攝像裝置和相關(guān)的三維模型連接；B:通過攝像裝置獲得標(biāo)志物的視頻幀，所述標(biāo)志物為圖片或卡片，其上的圖案是全彩色的；C :對(duì)所述視頻幀進(jìn)行讀取，得到彩色圖片或卡片相關(guān)信息，從而檢索到三維模型數(shù)據(jù)庫中對(duì)應(yīng)的虛擬的三維模型，所述三維模型數(shù)據(jù)庫中的三維模型是利用三維建模技術(shù)、表面彩繪技術(shù)和貼圖技術(shù)完成的；D :對(duì)虛擬的三維模型和視頻幀的坐標(biāo)軸進(jìn)行定位；E :將檢索到的虛擬的三維模型調(diào)出與視頻幀進(jìn)行合成，完成虛實(shí)結(jié)合，并輸出到顯示器進(jìn)行顯示。
·
優(yōu)選的，所述步驟C中對(duì)所述視頻幀進(jìn)行讀取，包括二次讀取過程，第一次讀取彩色圖片或卡片上的圖形輪廓信息，完成初步檢索定位，第二次讀取彩色圖片或卡片上的圖形顏色信息，最終確認(rèn)定位。優(yōu)選的，所述步驟B中的標(biāo)志物在印制前，其上的圖案經(jīng)過如下的處理過程降低圖像尺寸以保證后臺(tái)調(diào)取數(shù)據(jù)速度快；對(duì)圖案進(jìn)行主題內(nèi)容提煉，去掉多余的線條；加強(qiáng)圖像的飽和度及對(duì)比度；模糊化圖像表面；對(duì)圖像的畫面進(jìn)行像素化，以提高讀取速度。優(yōu)選的，所述步驟B中彩色圖片或卡片上的圖案是全彩24萬色的，包括人物、場(chǎng)景和道具。優(yōu)選的，所述三維模型包括與圖片或卡片上的人物、場(chǎng)景和道具相對(duì)應(yīng)的三維人物模型、三維場(chǎng)景模型和三維道具模型，其中每個(gè)人物三維模型低于2000面，每個(gè)三維場(chǎng)景模型或三維道具模型低于1000面。優(yōu)選的，所述第一次讀取彩色圖片或卡片上的圖形輪廓信息所利用的是多維梯度方法。本發(fā)明的有益效果在于突破了傳統(tǒng)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)二維碼讀取畫面數(shù)量少得瓶頸，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)中，通過兩次分別讀取標(biāo)志物的圖形畫面像素和顏色信息，快速準(zhǔn)確的建立虛實(shí)物體之間的映射關(guān)系；且標(biāo)志物上的圖案美觀，沒有多余影響整個(gè)圖案布局的識(shí)別標(biāo)志部分；且在任何光線條件下都能正常讀取標(biāo)志物的信息。


圖I為本發(fā)明的流程圖；圖2為本發(fā)明一個(gè)卡牌實(shí)例去色后的效果圖；圖3為本發(fā)明一個(gè)卡牌實(shí)例進(jìn)行輪廓提取后得到的線廓圖；圖4為本發(fā)明一個(gè)卡牌實(shí)例進(jìn)行顏色識(shí)別時(shí)的效果圖；圖5為本發(fā)明一個(gè)卡牌實(shí)例進(jìn)行兩次讀取后的重疊圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選的具體實(shí)施方式
做出簡要說明。如圖I所示，本發(fā)明實(shí)例應(yīng)用在卡牌游戲領(lǐng)域，需要實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的識(shí)別大量的卡牌信息；一種實(shí)現(xiàn)三維增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的方法，包括如下步驟10 :初始化多媒體設(shè)備、其上連接的攝像裝置和相關(guān)的三維模型連接；
對(duì)多媒體設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，使攝像裝置在模糊的狀態(tài)下，依然可以快速的讀取標(biāo)志物卡牌的坐標(biāo)，通過初始化可以大量加載彩色圖像信息；在步驟10前面，本著先優(yōu)化圖形后識(shí)別的理念，被識(shí)別的標(biāo)志物卡牌在印制成紙牌之前，卡牌的圖案經(jīng)過如下步驟的處理過程降低卡牌的圖像尺寸以保證后臺(tái)調(diào)取數(shù)據(jù)速度快；對(duì)卡牌進(jìn)行畫面優(yōu)化，對(duì)原畫進(jìn)行主題內(nèi)容提煉，去掉多余的線條；對(duì)卡牌顏色進(jìn)行優(yōu)化，加強(qiáng)圖像的飽和度及對(duì)比度；模糊化卡牌的圖像表面，旨在精確的模糊圖像，可以提高攝像頭模糊識(shí)別到清晰識(shí)別的區(qū)間度；對(duì)卡牌的畫面進(jìn)行像素化，以提高讀取速度；最終得到的卡牌的圖像效果圖去色后如何2所示；20 :通過攝像裝置獲得標(biāo)志物的視頻幀，所述標(biāo)志物為200張圖案是全彩24萬色的，包括人物、場(chǎng)景和道具的卡牌；讀取卡牌的時(shí)候，卡牌可以放在卡帶里進(jìn)行讀取，攝像頭在低像素的情況下，依然得到快速的讀取速度；30:對(duì)所述視頻幀進(jìn)行讀取，得到卡牌的相關(guān)信息，從而檢索到三維模型數(shù)據(jù)庫中對(duì)應(yīng)的虛擬的三維模型；其中，所述三維模型數(shù)據(jù)庫中包括利用三維繪圖技術(shù)、表面彩繪技術(shù)和貼圖技術(shù)完成與卡牌上的人物、場(chǎng)景或道具相對(duì)應(yīng)的三維人物模型、三維場(chǎng)景模型和三維道具模型，采取了低精度模型和高精度繪制貼圖的方式，對(duì)模型的面數(shù)和定點(diǎn)數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，其中每個(gè)人物三維模型低于2000面，每個(gè)三維場(chǎng)景模型或三維道具模型低于1000面，在保證三維模型美觀的條件下，對(duì)大限度的減少了數(shù)據(jù)庫占用內(nèi)存的空間和大大提高了讀取的速率；因?yàn)橛捎跀z像頭質(zhì)量差異會(huì)出現(xiàn)個(gè)別誤差，導(dǎo)致讀取混亂或讀取疊加，對(duì)所述視頻幀進(jìn)行讀取包括如下兩個(gè)步驟31第一步驟讀取視頻幀的圖案的線稿，通過線稿圖區(qū)，初步區(qū)分卡牌信息，確認(rèn)讀取的為哪一張卡牌信息；具體為對(duì)視頻幀的圖案進(jìn)行平滑和二值化處理，之后進(jìn)行圖案邊緣的檢測(cè)和提取，得到卡牌上圖案的線條圖，具體是采用多維梯度方法中的高斯-拉普拉斯算子算法進(jìn)行圖像邊緣檢測(cè)與提?。焕鐚?duì)圖2去色前的圖像進(jìn)行上述步驟的處理得到例如圖3所示的線條圖；32第二步驟讀取視頻幀的圖形顏色信息，由于顏色讀取采用的是32萬廣色域讀取模式，所以即使在大量卡牌的讀取過程中也可以保證讀取的準(zhǔn)確性；具體為將圖案的像素根據(jù)顏色進(jìn)行分類，顏色分類常用的方法有線性色彩閾值法、最近鄰域法和閾值向量法；之后，將相鄰的同樣顏色的像素連成色塊，對(duì)色塊進(jìn)行識(shí)別，根據(jù)顏色信息計(jì)算相似度的方法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)匹配；例如對(duì)圖2去色前的圖像進(jìn)行顏色識(shí)別時(shí)的圖像如圖4所示；通過兩次識(shí)別后重疊影響，如圖5所示，對(duì)卡牌進(jìn)行識(shí)別，并準(zhǔn)確定位模型數(shù)據(jù)庫中對(duì)應(yīng)的三維模型；40 :對(duì)虛擬的三維模型和視頻幀的坐標(biāo)軸進(jìn)行定位；50:將檢索到的虛擬的三維模型調(diào)出與視頻幀進(jìn)行合成，完成虛實(shí)結(jié)合，并輸出到顯示器進(jìn)行顯示。以上對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)?！?br> 權(quán)利要求
1.一種實(shí)現(xiàn)三維增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的方法，其特征在于包括如下步驟 A :初始化多媒體設(shè)備、其上連接的攝像裝置和相關(guān)的三維模型連接； B:通過攝像裝置獲得標(biāo)志物的視頻幀，所述標(biāo)志物為圖片或卡片，其上的圖案是全彩色的； C :對(duì)所述視頻幀進(jìn)行讀取，得到彩色圖片或卡片相關(guān)信息，從而檢索到三維模型數(shù)據(jù)庫中對(duì)應(yīng)的虛擬的三維模型，所述三維模型數(shù)據(jù)庫中的三維模型是利用三維建模技術(shù)、表面彩繪技術(shù)和貼圖技術(shù)完成的； D :對(duì)虛擬的三維模型和視頻幀的坐標(biāo)軸進(jìn)行定位； E :將檢索到的虛擬的三維模型調(diào)出與視頻幀進(jìn)行合成，完成虛實(shí)結(jié)合，并輸出到顯示器進(jìn)行顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實(shí)現(xiàn)三維增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的方法，其特征在于所述步驟C中對(duì)所述視頻幀進(jìn)行讀取，包括二次讀取過程，第一次讀取彩色圖片或卡片上的圖形輪廓信息，完成初步檢索定位，第二次讀取彩色圖片或卡片上的圖形顏色信息，最終確認(rèn)定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實(shí)現(xiàn)三維增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的方法，其特征在于所述步驟B中的標(biāo)志物在印制前，其上的圖案經(jīng)過如下的處理過程 降低圖像尺寸以保證后臺(tái)調(diào)取數(shù)據(jù)速度快；對(duì)圖案進(jìn)行主題內(nèi)容提煉，去掉多余的線條；加強(qiáng)圖像的飽和度及對(duì)比度；模糊化圖像表面；對(duì)圖像的畫面進(jìn)行像素化，以提高讀取速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實(shí)現(xiàn)三維增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的方法，其特征在于所述步驟B中彩色圖片或卡片上的圖案是全彩24萬色的，包括人物、場(chǎng)景和道具。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實(shí)現(xiàn)三維增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的方法，其特征在于所述三維模型包括與圖片或卡片上的人物、場(chǎng)景和道具相對(duì)應(yīng)的三維人物模型、三維場(chǎng)景模型和三維道具模型，其中每個(gè)人物三維模型低于2000面，每個(gè)三維場(chǎng)景模型或三維道具模型低于1000面。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)現(xiàn)三維增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的方法，其特征在于所述第一次讀取彩色圖片或卡片上的圖形輪廓信息所利用的是多維梯度方法。
全文摘要
本發(fā)明要解決的問題是提供一種實(shí)現(xiàn)三維增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的方法，突破了傳統(tǒng)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)二維碼讀取畫面數(shù)量少得瓶頸，通過兩次分別讀取標(biāo)志物的圖形畫面像素和顏色信息，快速準(zhǔn)確的建立虛實(shí)物體之間的映射關(guān)系；且標(biāo)志物上的圖案美觀；且在任何光線條件下都能正常讀取標(biāo)志物的信息；包括如下步驟初始化多媒體設(shè)備、攝像裝置和相關(guān)的三維模型連接；通過攝像裝置獲得標(biāo)志物的視頻幀，所述標(biāo)志物為圖片或卡片，其上的圖案是全彩色的；對(duì)所述視頻幀進(jìn)行讀取后檢索到三維模型數(shù)據(jù)庫中對(duì)應(yīng)的虛擬的三維模型；對(duì)虛擬的三維模型和視頻幀的坐標(biāo)軸進(jìn)行定位；將檢索到的虛擬的三維模型調(diào)出與視頻幀進(jìn)行合成，并輸出到顯示器進(jìn)行顯示。
文檔編號(hào)G06T5/00GK102903142SQ20121039814
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者劉群 申請(qǐng)人:天津戛嘜影視動(dòng)漫文化傳播有限公司