專利名稱：用于再生虛擬物體的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利申請通常涉及一種用于產(chǎn)生虛擬物體的電子系統(tǒng)，更具體地，涉及一種產(chǎn)生虛擬物體以及能夠保持該虛擬物體的精確的相對坐標(biāo)特性并且能夠方便地使用于例如計算機輔助制圖的應(yīng)用中的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光學(xué)投影有時用于通過投影圖像在例如墻壁的表面上(2D或3D表面)再生虛擬物體，以使得畫工能夠根據(jù)投影圖像在墻上繪圖。在壁畫的典型設(shè)置中，光學(xué)投影儀與計算機連接，由該計算機運行的應(yīng)用程序經(jīng)由光學(xué)投影儀將虛擬物體以數(shù)字圖像的形式投影到墻上。用戶手中握著鉛筆，前往該墻壁前，并用他的雙眼找到該數(shù)字圖像。因而用戶能夠通過他看到的數(shù)字圖像以及鉛筆在墻上重建該虛擬物體。通過這樣的系統(tǒng)，常常期待的是，在再生過程中保持虛擬物體的精確的相對坐標(biāo)特性。對于再生虛擬物體的系統(tǒng)，還期望的是，能夠測量物理物體與在相同物理空間上投影的虛擬物體之間的位移。專利申請內(nèi)容本專利申請針對一種用于再生虛擬物體的系統(tǒng)。在一個方面中，所述系統(tǒng)包括:攜帶已知的跟蹤圖案或跟蹤特征的檢測器設(shè)備；以及主機設(shè)備，所述主機設(shè)備被配置為將模板圖案虛擬地投影到表面上并產(chǎn)生結(jié)合所述跟蹤圖案以及模板圖案的圖像。所述模板圖案對應(yīng)虛擬物體。所述主機設(shè)備被配置為處理所述圖像并且因而傳遞關(guān)于在所述跟蹤圖案和所述模板圖案之間的幾何關(guān)系的信息至用戶，以使得所述用戶能夠基于所述信息在所述表面上再生所述虛擬物體。在另一方面中，所述用于再生虛擬物體的系統(tǒng)包括:攜帶跟蹤圖案的檢測器設(shè)備；以及主機設(shè)備，所述主機設(shè)備被配置為將模板圖案投影到表面上并產(chǎn)生結(jié)合所述跟蹤圖案以及模板圖案的圖像。所述模板圖案對應(yīng)虛擬物體。所述主機設(shè)備被配置為處理所述圖像并且因而通過所述檢測器設(shè)備傳遞關(guān)于在所述跟蹤圖案和所述模板圖案之間的幾何關(guān)系的信息至用戶。在又一方面中，所述用于再生虛擬物體的系統(tǒng)包括表面；攜帶或產(chǎn)生跟蹤圖案的檢測器設(shè)備；主機設(shè)備，所述主機設(shè)備被配置為將模板圖案虛擬地投影到所述表面上并產(chǎn)生結(jié)合所述跟蹤圖案以及模板圖案的圖像；以及計算機單元。所述模板圖案對應(yīng)虛擬物體；并且所述計算機單元被配置為處理所述圖像并且因而傳遞或利用關(guān)于所述跟蹤圖案相對于所述模板圖案的相對位置的信息。

圖1描繪了根據(jù)本專利申請的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)。圖2描繪了在圖1中示出的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)的主機設(shè)備；圖3描繪了在圖1中示出的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)的檢測器設(shè)備；圖4描繪了在圖1中示出的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)在與物理紅點相同的表面上重建藍色虛擬物體的操作。圖5描繪了在圖1中示出的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)的校準(zhǔn)過程，該校準(zhǔn)過程不需要任何校準(zhǔn)設(shè)備。圖6描繪了校準(zhǔn)在物理空間和虛擬空間之間的縮放比例的過程。圖7描繪了飛行器坐標(biāo)的角誤差。圖8描繪了不同類型的角誤差的圖像。圖9描繪了偏航誤差的校準(zhǔn)。圖10描繪了俯仰誤差的校準(zhǔn)。圖1lA描繪了側(cè)滾誤差的校準(zhǔn)。圖1lB描繪了裝配有陀螺儀的智能電話。圖12A描繪了不同類型的光學(xué)畸變的圖像。圖12B描繪了子像素邊緣位置估計的實例。圖12C示出了通過使用Matlab來評估關(guān)于焦點位移的質(zhì)心坐標(biāo)的多種分析方式。圖12D描繪了在PCB上的置信標(biāo)記(fiduciary mark)。圖12E描繪了 AR (增強現(xiàn)實)標(biāo)記的實例。圖12F描繪了結(jié)合AR標(biāo)記和PCB置信標(biāo)記的追蹤方式。圖12G描繪了具有嵌入碼的追蹤方式。圖12H描繪了根據(jù)本專利申請的實施方式的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)。圖121描繪了根據(jù)本專利申請的另一實施方式的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)。圖12J描繪了如何使用投影儀。圖12K描繪了根據(jù)本專利申請的實施方式的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)。圖12L描繪了在圖12K中示出的系統(tǒng)中的檢測器設(shè)備。圖12M描繪了在圖12K中示出的系統(tǒng)中的角誤差的校正。圖13描繪了根據(jù)本專利申請的實施方式的用于再生應(yīng)用到藝術(shù)墻繪畫上的虛擬物體的系統(tǒng)。圖14描繪了圖13中示出的系統(tǒng)的檢測器設(shè)備。圖15描繪了通過圖13中示出的系統(tǒng)進行的模板的生成。圖16描繪了再生在通過圖13示出的系統(tǒng)生成的模板中的顏色的過程。圖17A描繪了圖13的系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)通過加入若干個檢測器設(shè)備而被擴展為多用戶模式。圖17B描繪了根據(jù)本專利申請的另一實施方式的檢測器載體。圖17C描繪了在圖17B中示出的檢測器載體中的檢測器設(shè)備的頂部和側(cè)部。圖17D描繪了圖17B中示出的系統(tǒng)的操作。圖17E描繪了由圖17B中示出的系統(tǒng)進行的計算機操縱的繪圖的典型實施例。圖17F描繪了由圖17B中示出的系統(tǒng)進行的計算機操縱的繪圖的另一典型實施例。圖17G描繪了光學(xué)水平儀。圖17H描繪了激光器布局設(shè)備。圖171描繪了在根據(jù)本專利申請的另一實施方式的系統(tǒng)與光學(xué)水平儀(光學(xué)布局設(shè)備)之間的比較。圖17J描繪了在根據(jù)本專利申請的另一實施方式的系統(tǒng)與激光水平儀之間的比較。圖17K描繪了在根據(jù)本專利申請的另一實施方式的系統(tǒng)與另一激光水平儀之間的比較。圖17L描繪了在根據(jù)本專利申請的另一實施方式的系統(tǒng)與又一激光水平儀之間的比較。圖18描繪了根據(jù)本專利申請的實施方式的、應(yīng)用到相片墻上的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)。圖19描繪了根據(jù)本專利申請的實施方式的、應(yīng)用到單壁內(nèi)部布局上的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)。圖20描繪了根據(jù)本專利申請的實施方式的、應(yīng)用到動態(tài)交互布局上的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)。圖21描繪了根據(jù)本專利申請的實施方式的、應(yīng)用到多壁布局上的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)。圖22描繪了根據(jù)本專利申請的實施方式的、應(yīng)用到管道布局上的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)。圖23A描繪了在圖22中示出的系統(tǒng)中的表面和結(jié)合到單個設(shè)備中的檢測器設(shè)備。圖23B描繪了根據(jù)本專利申請的另一實施方式的、應(yīng)用到計算機輔助制圖中的系統(tǒng)。圖23C描繪了根據(jù)本專利申請的另一實施方式的、應(yīng)用到建筑物基礎(chǔ)中的系統(tǒng)。圖23D描繪了根據(jù)本專利申請的另一實施方式的、應(yīng)用到計算機輔助裝配中的系統(tǒng)。圖23E描繪了根據(jù)本專利申請的另一實施方式的、應(yīng)用到自動光學(xué)檢測中的系統(tǒng)。圖23F描繪了在圖23E中示出的系統(tǒng)的操作中被處理的圖像的實例。圖23G描繪了根據(jù)本專利申請的另一實施方式的、用作虛擬投影儀的系統(tǒng)。圖23H描繪了在圖23G中示出的系統(tǒng)中的檢測器設(shè)備。圖24描繪了根據(jù)本專利申請的實施方式的、應(yīng)用到對于目標(biāo)物體關(guān)于光學(xué)中心的位移的測量的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)。圖25A描繪了偏移(Y軸線)與在目標(biāo)物體和由圖24中示出的系統(tǒng)生成的主機設(shè)備(X軸線)之間的距離的曲線圖。圖25B描繪了根據(jù)本專利申請的實施方式的、應(yīng)用到固定物體的震動的測量的用再生虛擬物體的系統(tǒng)。圖25C描繪了由圖25B中示出的系統(tǒng)生成的曲線圖。
具體實施方式
圖1描繪了根據(jù)本專利申請的實施方式的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)。參照圖1，被用戶100操作的該系統(tǒng)包括主機設(shè)備101、檢測器設(shè)備103和表面(surface) 105。表面(surface)是一個在一個更高維空間可能彎曲的二維形狀。其可以是不同空間之間的邊界。例如:曲線、多邊形或流形。表面105為物理表面，在該表面上的檢測器設(shè)備103能夠通過主機設(shè)備101在該表面上被檢測到。主機設(shè)備101被配置為處理來自于用戶100或附接至主機設(shè)備101的傳感器設(shè)備的信息，并且將相關(guān)信息(包括原始信息，例如捕獲的圖像、附屬的傳感器至，以及擴增信息，例如模板、檢測器設(shè)備位置等)傳遞回用戶。檢測器設(shè)備103被配置為由主機設(shè)備101追蹤它的位置，并在用戶100和主機設(shè)備101之間發(fā)送和接收信肩、O圖2描繪了在圖1中示出的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)的主機設(shè)備101。參照圖2，主機設(shè)備101包括光學(xué)系統(tǒng)201、數(shù)字光傳感器203、計算機單元205、通信單元207和校準(zhǔn)傳感器209。光學(xué)系統(tǒng)被配置為捕獲在物理表面上的圖像，并且該圖像能夠被數(shù)字光傳感器203檢測。由光學(xué)系統(tǒng)201捕獲的產(chǎn)生圖像的光可在任何頻譜中，例如，可見光、紅外線、X射線等。數(shù)字光傳感器203被配置為將光圖像變換為被計算機識別的數(shù)學(xué)矩陣。數(shù)字光傳感器可為C⑶傳感器、CMOS傳感器、光場傳感器等。矩陣可為1D、2D或3D。通信單元207被配置為與檢測器設(shè)備103或其他外圍設(shè)備通信。校準(zhǔn)傳感器209被配置為向計算機單元205提供額外信息以增強應(yīng)用。校準(zhǔn)傳感器209可為GPS單元、水平傳感器、陀螺儀、近程傳感器、距離傳感器等。應(yīng)當(dāng)理解，在另一實施方式中，計算機單元205可不為主機設(shè)備101的一個部件，而是附接到檢測器設(shè)備103上。計算機單元205在替代性實施方式中可為獨立的設(shè)備。圖3描繪了圖1中示出的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)的檢測器設(shè)備103。參照圖3，檢測器設(shè)備103包括攜帶跟蹤圖案或特征301的跟蹤物體300，跟蹤圖案或特征301能夠被主機設(shè)備101檢測并且允許該主機設(shè)備101在虛擬空間中將其變換為OD物體(或者替代性地，變換為1D、2D或3D物體)。該圖案能夠為像圖3中示出的在一張紙上的紅點一樣簡單。該圖案能夠為從環(huán)境或者從光源(例如，激光器)方式反射光的無源圖案。或者為通過自身發(fā)出光的有源圖案。跟蹤特征能夠為跟蹤物體的任何已知的特征，例如，筆的尖部，指尖，或已知物體的輪廓。檢測器設(shè)備103還包括通信設(shè)備305，通信設(shè)備305被配置為在用戶100和主機設(shè)備101之間通信。在該實施方式中，通信設(shè)備為移動電話。還應(yīng)當(dāng)理解，該通信設(shè)備能夠為像用戶的嘴或耳朵一樣簡單，以使得主機設(shè)備101能夠從用戶的聲音得到消息并且用戶能夠從主機設(shè)備101接收聲音消息。圖4描繪了用于再生虛擬物體的系統(tǒng)的操作，在該實施方式中，將藍色虛擬物體(0D物體)重建于與物理紅點相同的表面上。參見圖3和圖4，在跟蹤物體300上的紅點301(在圖4的部分A中以401示出)通過數(shù)字光傳感器203檢測并且通過計算機單元205變換為由矩陣表示的虛擬跟蹤物體(在圖4的部分B中以403示出)。根據(jù)正在被使用的傳感器的類型，矩陣能夠為0D、1D、2D或3D。矩陣還進一步被變換為OD物體(在該說明中，OD物體的分辨率為矩陣的一個單元，并且通過使用子像素估計算法，它能夠為低于一個單元)，以使得紅點301通過在物理空間或虛擬空間中的坐標(biāo)被邏輯地代表。當(dāng)檢測器設(shè)備103移動時，跟蹤物體300移動、紅點301移動，并且紅點301在虛擬空間中的坐標(biāo)也將改變。圖4的部分C示出在主機設(shè)備101中形成的數(shù)學(xué)矩陣，該數(shù)學(xué)矩陣具有與部分B相同的尺寸并且攜帶虛擬藍色物體405。圖4的部分D示出部分B和部分C的疊加。當(dāng)虛擬跟蹤物體403 (對應(yīng)紅點301)的坐標(biāo)與虛擬藍色物體405的坐標(biāo)相等時，主機設(shè)備101被配置為發(fā)送消息至用戶100以使得用戶100得知藍色物體的精確坐標(biāo)被投影到物理表面。借助，用戶100能夠使用重建設(shè)備，例如鉛筆，將該投影的物體重建(例如，用鉛筆標(biāo)記)到該表面上。結(jié)果，該虛擬藍色物體在物質(zhì)世界中被理想地再生，其包含在該藍色物體與在虛擬空間中的紅點之間的精確的相對坐標(biāo)特性。在該實施方式中，從主機設(shè)備101發(fā)送至用戶100的消息不限制于為“什么時候紅點=藍色物體”。主機設(shè)備101還能夠告訴用戶藍色物體和紅點的坐標(biāo)信息，例如，在這兩個物理之間有多近距離。消息的內(nèi)容也不限制于為坐標(biāo)信息。它可包括虛擬物體的附加特性，例如，關(guān)于類型、尺寸、材料、延伸、質(zhì)地等的信息。這種附加信息還可從主機設(shè)備101經(jīng)由通信設(shè)備305發(fā)送至檢測器設(shè)備103。在該實施方式中的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)需要校準(zhǔn)過程以連接在物理空間和虛擬空間之間的特性，例如，定向、尺寸、水平面等。根據(jù)具體的應(yīng)用，校準(zhǔn)能夠為與使用用戶的感知一樣簡單，或者為使用校準(zhǔn)設(shè)備。如果應(yīng)用不需要跟隨在物理特性上的任何嚴(yán)格的規(guī)則，則投影的物理的坐標(biāo)、定向和比例可僅僅依賴于用戶的感知，并且不需要校準(zhǔn)設(shè)備。圖5描繪了不需要任何校準(zhǔn)設(shè)備的校準(zhǔn)過程。參照圖5，星為將投影到物理表面上的虛擬物體?！癈”為初始的虛擬物體。“Cl”為基于用戶的感知在虛擬空間中按比例繪制、被旋轉(zhuǎn)和/或被重新定位的虛擬物體。在該情形中，被投影到物理表面上的星形物體的精確的定向、比例和坐標(biāo)特性不是重要的。最重要的是用戶所感知的該虛擬物體在物理表面上的最好的定向、比例和位置。如果應(yīng)用需要跟隨在物理特性上的一些嚴(yán)格的規(guī)則，則需要校準(zhǔn)設(shè)備。為了將物理坐標(biāo)系統(tǒng)的比例與虛擬坐標(biāo)系統(tǒng)連接，需要知道在物理和虛擬坐標(biāo)系統(tǒng)的基本單元之間的縮放比例。為了便于說明，使用毫米作為在物理坐標(biāo)系統(tǒng)中的尺寸。則該系統(tǒng)需要知道在虛擬空間中的多少個單元與在物理空間中的Imm相等。圖6描繪了校準(zhǔn)在物理空間和虛擬空間之間的縮放比例的過程。參照圖6，該校準(zhǔn)需要攜帶兩個跟蹤物體 (圖6中以兩個紅點示出)的設(shè)備。在兩個跟蹤物體之間的距離是預(yù)定的，例如，為Im或1000mm。該系統(tǒng)接著計算在虛擬空間中的這兩個跟蹤物體之間的距離,例如,將為d個單元。接著，我們知道，在物理空間中的IOOOmm=在虛擬空間中的d個單元，或者，在虛擬空間中的I個單元==在物理空間中的1000/dmm,其中，“d”不需要為整數(shù)，并且，根據(jù)將捕獲的跟蹤物體變換為坐標(biāo)的坐標(biāo)變換算法的分辨率，“d”能夠為浮點數(shù)。需要在圖6中示出的水平和豎直軸中完成該校準(zhǔn)。校準(zhǔn)的另一方面與坐標(biāo)系統(tǒng)的定向有關(guān)。投影的表面可不與數(shù)字光傳感器理想地平行。實際上，在實際使用中總存在影響精確性的角誤差。圖7描繪了飛行器坐標(biāo)中的角誤差。參照圖7，在重心處為數(shù)字光傳感器。投影表面被設(shè)置為正好在飛行器頭部的前方。角誤差被限定如下:側(cè)滾-φ:關(guān)于X-軸線的旋轉(zhuǎn)俯仰-Θ:關(guān)于Y-軸線的旋轉(zhuǎn)偏航-Ψ:關(guān)于Z-軸線的旋轉(zhuǎn)圖8描繪了不同類型的角誤差的圖像。參照圖8，圖1不具有角誤差。圖2具有在偏航軸線中的角誤差。圖3具有在俯仰軸線中的角誤差。圖4具有在側(cè)滾軸線中的角誤差。[0080]圖9描繪了偏航誤差的校準(zhǔn)。參照圖9，為了校準(zhǔn)偏航誤差，校準(zhǔn)目標(biāo)被布置在視野(FOV)的左側(cè)并且計算虛距離(dL)。校準(zhǔn)目標(biāo)接著被移動到視野的右側(cè)并且計算虛距離(dR)。該系統(tǒng)能夠基于dL和dR的比計算偏航誤差。圖10描繪了俯仰誤差的校準(zhǔn)。參照圖10，為了校準(zhǔn)俯仰誤差，校準(zhǔn)目標(biāo)被布置在視野(FOV)的底部并且計算虛距離(dB)。校準(zhǔn)目標(biāo)接著被移動到視野的頂部并且計算虛距離(dT)。如果該墻壁具有關(guān)于水平的表面的已知的俯仰角(豎直的墻壁具有零俯仰角)，則也能夠使用附接到主機設(shè)備上的數(shù)字水平傳感器來計算該俯仰誤差。圖1lA描繪了側(cè)滾誤差的校準(zhǔn)。參照圖11A，能夠通過附接到校準(zhǔn)目標(biāo)上的水平傳感器或者通過附接到主機設(shè)備上的水平傳感器計算側(cè)滾誤差。為了使用附接到校準(zhǔn)目標(biāo)上的水平傳感器，校準(zhǔn)目標(biāo)被布置在視野的中心并且水平傳感器被調(diào)準(zhǔn)直到它為水平的。在虛擬空間中的兩個點之間的角度為側(cè)滾誤差。為了通過附接到主機設(shè)備的數(shù)字水平傳感器繼續(xù)側(cè)滾誤差，計算機單元被配置為直接地從數(shù)字水平傳感器讀取側(cè)滾誤差。該方法使用數(shù)學(xué)來校正在主機設(shè)備和投影的表面之間的角誤差。圖1lB描繪了裝配有陀螺儀的智能電話。在如今的電子消費產(chǎn)品中，陀螺儀是十分常見的。大多數(shù)智能電話已經(jīng)裝配有陀螺儀。如果陀螺儀附接到主機設(shè)備上，則用戶能夠把主機設(shè)備放到墻壁上來獲取墻壁的側(cè)滾、俯仰和偏航圖像，并接著將主機設(shè)備放回到三腳架并調(diào)準(zhǔn)該三腳架，以使得側(cè)滾、俯仰和偏航圖像與墻壁的圖像相等。該方法調(diào)準(zhǔn)主機設(shè)備以使得在主機設(shè)備和投影的表面之間不存在角誤差。圖12A描繪了具有不同類型的光學(xué)畸變的圖像。參照圖12，當(dāng)鏡頭以彎曲的線表現(xiàn)直線時發(fā)生光學(xué)畸變。常常能在變焦透鏡中變焦范圍的兩個端部處觀察到該現(xiàn)象，在此處，在框架的端部處的直線顯現(xiàn)出稍微地彎曲。這些畸變能夠通過校準(zhǔn)過程數(shù)字地校正。需要主機設(shè)備獲取包含若干個水平和豎直線的校準(zhǔn)目標(biāo)的圖像。由于系統(tǒng)知道物理目標(biāo)圖案，所以，用過將捕獲的圖案與理論上理想的圖案進行比較，能夠開發(fā)軟件校正算法來校正該畸變。由于在光學(xué)器件一旦組裝到系統(tǒng)上后，光學(xué)畸變是相對穩(wěn)定的，所以，一次性的制造廠/用戶校準(zhǔn)是足夠的。系統(tǒng)精度系統(tǒng)精度依賴于以下因素:1、表面的物理尺寸2、數(shù)字光傳感器的分辨率3、跟蹤圖案讓我們假設(shè)我們有以下設(shè)置:a.尺寸為6m χ3.375m的物理表面(高寬比=16:9)b.分辨率=1920像素X1080像素的數(shù)字光傳感器c.點源跟蹤圖案，其在數(shù)字光傳感器輸出矩陣中以一個像素代表。物理分辨率(mm)=6*1000/1920=3.13mm在此總結(jié)出市場上最常見的數(shù)碼攝像機的物理分辨率。
權(quán)利要求1.一種用于再生虛擬物體的系統(tǒng)，包括: 檢測器設(shè)備，所述檢測器設(shè)備攜帶已知的跟蹤圖案或跟蹤特征；以及主機設(shè)備，所述主機設(shè)備被配置為將模板圖案投影到表面上并產(chǎn)生結(jié)合所述跟蹤圖案以及模板圖案的圖像；其中: 所述模板圖案對應(yīng)虛擬物體；并且 所述主機設(shè)備被配置為處理所述圖像并且因而傳遞關(guān)于在所述跟蹤圖案和所述模板圖案之間的幾何關(guān)系的信息至用戶，以使得所述用戶能夠基于所述信息在所述表面上再生所述虛擬物體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)，其中，所述主機設(shè)備包括主機攝像機和與所述主機攝像機連接的主機計算機，所述主機攝像機被配置為產(chǎn)生所述圖像并且所述主機計算機被配置為處理所述圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)，其中，所述檢測器設(shè)備包括跟蹤物體和通信設(shè)備，所述跟蹤物體攜帶所述跟蹤圖案或所述跟蹤特征并且包括按鈕，用于用戶按下所述按鈕，因而在所述表面上做標(biāo)記，并且所述通信設(shè)備被配置為在所述主機設(shè)備和所述用戶之間通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)，其中，所述通信設(shè)備可以是智能電話，所述智能電話被配置為接收從所述主機設(shè)備傳遞的信息以及傳遞所述信息至所述用戶。
5.根據(jù)權(quán) 利要求1所述的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)，其中，所述主機設(shè)備還被配置為傳遞所述虛擬物體的特性至所述用戶，所述特性與在所述圖像中的所述跟蹤圖案相對于所述模板圖案的相對位置有關(guān)；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)，其中，所述特性包括類型、坐標(biāo)、尺寸、材料、顏色或質(zhì)地。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)，其中，所述主機設(shè)備被配置為將所述跟蹤圖案變換為由矩陣表示的虛擬跟蹤物體，用以在虛擬空間中處理所述模板圖案，并且用以在產(chǎn)生所述圖像期間疊加所述被變換的跟蹤圖案和所述被處理的模板圖案。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)，其中，所述主機設(shè)備被配置為在處理所述模板圖案期間在所述虛擬空間中對所述模板圖案按比例繪制、旋轉(zhuǎn)或重新定位。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)，其中，所述主機設(shè)備被配置為基于所述用戶的感知處理所述模板圖案。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)，其中，所述主機設(shè)備被配置為基于系統(tǒng)的校準(zhǔn)處理所述模板圖案。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)，其中，所述主機設(shè)備還包括校準(zhǔn)傳感器，所述校準(zhǔn)傳感器被配置為提供附加信息至所述主機計算機，并且所述校準(zhǔn)傳感器為GPS單元、水平傳感器、陀螺儀、近程傳感器或距離傳感器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)還包括多個檢測器設(shè)備，其中，所述檢測器設(shè)備中的每一個被配置為在所述主機設(shè)備和多個用戶中的一個之間通信，以使得所述用戶能夠共同地在所述表面上再生所述虛擬物體。
13.一種用于再生虛擬物體的系統(tǒng)，包括:檢測器設(shè)備，所述檢測器設(shè)備攜帶跟蹤圖案；以及 主機設(shè)備，所述主機設(shè)備被配置為將模板圖案投影到表面上并產(chǎn)生結(jié)合所述跟蹤圖案以及模板圖案的圖像；其中: 所述模板圖案對應(yīng)虛擬物體；并且 所述主機設(shè)備被配置為處理所述圖像并且因而傳遞關(guān)于在所述跟蹤圖案和所述模板圖案之間的幾何關(guān)系的信息至用戶，以使得所述用戶能夠基于所述信息在所述表面上再生所述虛擬物體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)，其中，所述主機設(shè)備包括被配置為產(chǎn)生所述圖像的主機攝像機，所述主機攝像機包括可調(diào)節(jié)焦距系統(tǒng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)，其中，所述檢測器設(shè)備的跟蹤圖案或跟蹤特征與所述表面固定地附接。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)，其中，所述檢測器設(shè)備和所述表面能夠沿著所述主機攝像機的光學(xué)軸線相對于所述主機攝像機移動。
17.一種用于再生虛擬物體的系統(tǒng)，包括: 表面； 檢測器設(shè)備，所述檢測器設(shè)備攜帶或產(chǎn)生跟蹤圖案； 主機設(shè)備，所述主機設(shè)備被配置為將模板圖案視覺投影到表面上并產(chǎn)生結(jié)合所述跟蹤圖案以及模板圖案的圖像；和 計算單元；其中: 所述模板圖案對應(yīng)虛擬物體；并且 所述計算單元被配 置為處理所述圖像并且因而傳遞或使用關(guān)于在所述跟蹤圖案和所述模板圖案之間的幾何關(guān)系的信息。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)，其中，所述主機設(shè)備包括光學(xué)系統(tǒng)和數(shù)字光傳感器，所述光學(xué)系統(tǒng)被配置為捕獲在預(yù)定的頻譜中的光，并且所述數(shù)字光傳感器被配置為檢測在所述預(yù)定的頻譜內(nèi)的光。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)，其中，所述跟蹤圖案可為彩色的點，并且在產(chǎn)生所述圖像中，所述主機設(shè)備被配置為將所述彩色的點變換為在虛擬空間中的零維物體。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于再生虛擬物體的系統(tǒng)，其中，所述跟蹤圖案為反射環(huán)境光或從光源發(fā)出的光的無源圖案，或者為被配置為發(fā)出光的有源圖案。
專利摘要一種用于再生虛擬物體的系統(tǒng)，包括攜帶已知的跟蹤圖案或跟蹤特征的檢測器設(shè)備；以及主機設(shè)備，所述主機設(shè)備被配置為將模板圖案虛擬地投影到表面上并產(chǎn)生結(jié)合所述跟蹤圖案以及模板圖案的圖像。所述模板圖案對應(yīng)虛擬物體。所述主機設(shè)備被配置為處理所述圖像并且因而傳遞關(guān)于在所述跟蹤圖案和所述模板圖案之間的幾何關(guān)系的信息至用戶，以使得所述用戶能夠基于所述信息在所述表面上再生所述虛擬物體。
文檔編號G06F19/00GK203084734SQ20132008171
公開日2013年7月24日 申請日期2013年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者方銘 申請人:方銘