一種虛實(shí)模型重合的確定方法與裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及計(jì)算機(jī)仿真領(lǐng)域，具體設(shè)及一種虛實(shí)模型重合的確定方法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，我們可W將Ξ維模型自動(dòng)、實(shí)時(shí)顯示在影像上，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)體 模型與虛擬模型影像的信息融合。但是，運(yùn)種方法存在W下明顯的缺點(diǎn)：
[0003] 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)需要識(shí)別圖，實(shí)時(shí)性較差。識(shí)別圖是指在預(yù)先生成識(shí)別點(diǎn)的圖片，根 據(jù)運(yùn)些預(yù)存的圖片或視頻，實(shí)現(xiàn)模型的實(shí)時(shí)生成。然而運(yùn)種方式處理速度較慢，無(wú)法實(shí)現(xiàn)較 高的實(shí)時(shí)性，大大影響了用戶體驗(yàn)。
[0004] 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)需要識(shí)別圖的精度較高。在實(shí)際應(yīng)用中，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)要根據(jù)攝像 機(jī)看到的圖片進(jìn)行識(shí)別，W生成所需的Ξ維模型。對(duì)于運(yùn)一過(guò)程，其要求攝像機(jī)看到的圖片 要與預(yù)存儲(chǔ)的識(shí)別圖誤差不能太大，否則不能生成Ξ維模型。在實(shí)際過(guò)程中，攝像機(jī)看到的 畫面可能受光照、角度等因素的限制，與識(shí)別圖相差較大，從而導(dǎo)致增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)不能正確 識(shí)別圖片，導(dǎo)致無(wú)法生成模型。
[0005] 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)需要全程聯(lián)網(wǎng)。W流行的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)SDK高通vuforia為例，其識(shí)別圖 需要預(yù)先存儲(chǔ)到其數(shù)據(jù)庫(kù)中，生成識(shí)別點(diǎn)后方可用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，運(yùn)就意味著在使用過(guò) 程中需要全程聯(lián)網(wǎng)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)條件不佳時(shí)，則增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)無(wú)法發(fā)揮作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 由于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在處理虛實(shí)模型重合的過(guò)程中，需要識(shí)別圖，實(shí)時(shí)性較差，要求 攝像機(jī)能夠識(shí)別高精度圖，且需要較好的網(wǎng)絡(luò)條件，本發(fā)明提出一種虛實(shí)模型重合的確定 方法與裝置。
[0007] 第一方面，本發(fā)明提出一種虛實(shí)模型重合的確定方法，包括：
[000引選擇實(shí)體模型表面的至少Ξ個(gè)點(diǎn)，并在虛擬模型中選擇與所述至少Ξ個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)相 同位置的點(diǎn)，同時(shí)獲取實(shí)體模型的影像；
[0009] 對(duì)虛擬模型進(jìn)行若干次平移和旋轉(zhuǎn)操作，如果實(shí)體模型影像中的每個(gè)點(diǎn)與虛擬模 型中對(duì)應(yīng)的點(diǎn)的距離均小于第一闊值或平移次數(shù)大于第二闊值，則確定虛實(shí)模型重合。
[0010] 選優(yōu)地，所述選擇實(shí)體模型表面的至少Ξ個(gè)點(diǎn)，并在虛擬模型中選擇與所述至少 Ξ個(gè)點(diǎn)中每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)包括：
[0011] 選擇實(shí)體模型表面的Ξ個(gè)點(diǎn)，并在虛擬模型中選擇與所述Ξ個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)相同位置的 點(diǎn)。
[0012] 選優(yōu)地，所述對(duì)虛擬模型進(jìn)行平移和旋轉(zhuǎn)操作，如果實(shí)體模型影像中的每個(gè)點(diǎn)與 虛擬模型中對(duì)應(yīng)的點(diǎn)的距離均小于第一闊值或平移次數(shù)大于第二闊值，則確定虛實(shí)模型重 合，包括：
[0013] 獲取實(shí)體模型影像和虛擬模型中每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)，計(jì)算Ξ組對(duì)應(yīng)坐標(biāo)之間的距 離，并選擇最大距離對(duì)應(yīng)的兩個(gè)坐標(biāo)，記為第一坐標(biāo)和第二坐標(biāo);選擇次大距離對(duì)應(yīng)的兩個(gè) 坐標(biāo)，記為第Ξ坐標(biāo)和第四坐標(biāo)；
[0014] 對(duì)虛擬模型進(jìn)行平移，W使所述第二坐標(biāo)和所述第一坐標(biāo)重合；
[0015] W所述第一坐標(biāo)為定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)虛擬模型，W使所述第一坐標(biāo)、所述第Ξ坐標(biāo)和所述 第四坐標(biāo)在同一直線上.
[0016] 計(jì)算Ξ組對(duì)應(yīng)坐標(biāo)之間的距離;如果實(shí)體模型影像中的每個(gè)點(diǎn)與虛擬模型中對(duì)應(yīng) 的點(diǎn)的距離均小于第一闊值或平移次數(shù)大于第二闊值，則確定虛實(shí)模型重合，否則繼續(xù)選 擇最大距離對(duì)應(yīng)的兩個(gè)坐標(biāo)和次大距離對(duì)應(yīng)的兩個(gè)坐標(biāo)進(jìn)行平移和旋轉(zhuǎn)；
[0017] 其中，第一坐標(biāo)和第Ξ坐標(biāo)為實(shí)體模型中的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)，第二坐標(biāo)和第四坐標(biāo) 為虛擬模型中的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)。
[0018] 選優(yōu)地，所述獲取實(shí)體模型影像和虛擬模型中每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)，包括：
[0019] W攝像機(jī)中屯、為原點(diǎn)，獲取實(shí)體模型影像和虛擬模型中每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的攝像機(jī)坐標(biāo) 系中的坐標(biāo).
[0020] 根據(jù)坐標(biāo)變換公式，計(jì)算得到實(shí)體模型影像和虛擬模型中每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的世界坐 標(biāo)，所述坐標(biāo)變換公式為：
[0021]
[0022] 其中，Ρ為實(shí)體模型影像或虛擬模型中的一點(diǎn)，Ρ點(diǎn)在攝像機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為 (Xp'，yp'，Zp'），P點(diǎn)的世界坐標(biāo)為(Xp，yp，Zp)，R為3X3的正交單位矩陣，t為ミ維平移向量，0 為零向量，Ml為變換矩陣。
[0023] 選優(yōu)地，所述對(duì)虛擬模型進(jìn)行平移，W使所述第二坐標(biāo)和所述第一坐標(biāo)重合，包 括：
[0024] 平移矩陣T為：
[0025]
[0026] 其中，所述第一坐標(biāo)為Pi (XI，yi，Z1)，所述第二坐標(biāo)為P2 (X2，y2，Z2);
[0027] 所述W所述第一坐標(biāo)為定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)虛擬模型，W使所述第一坐標(biāo)、所述第Ξ坐標(biāo)和 所述第四坐標(biāo)在同一直線上，包括：
[002引旋轉(zhuǎn)矩陣Μ為：
[0029]
[0030] 其中，α為直線ΡιΡ3和直線ΡιΡ4旋轉(zhuǎn)之前的夾角，Ρ3為旋轉(zhuǎn)之前第；坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)， P4為旋轉(zhuǎn)之前第四坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。
[0031] 第二方面，本發(fā)明還提出一種虛實(shí)模型重合的確定裝置，包括：
[0032] 對(duì)應(yīng)點(diǎn)選擇模塊，用于選擇實(shí)體模型表面的至少Ξ個(gè)點(diǎn)，并在虛擬模型中選擇與 所述至少Ξ個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)相同位置的點(diǎn)，同時(shí)獲取實(shí)體模型的影像；
[0033] 模型移動(dòng)模塊，用于對(duì)虛擬模型進(jìn)行若干次平移和旋轉(zhuǎn)操作，如果實(shí)體模型影像 中的每個(gè)點(diǎn)與虛擬模型中對(duì)應(yīng)的點(diǎn)的距離均小于第一闊值或平移次數(shù)大于第二闊值，則確 定虛實(shí)模型重合。
[0034] 選優(yōu)地，所述選對(duì)應(yīng)點(diǎn)選擇模塊用于選擇實(shí)體模型表面的Ξ個(gè)點(diǎn)，并在虛擬模型 中選擇與所述Ξ個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)相同位置的點(diǎn)。
[0035] 選優(yōu)地，所述模型移動(dòng)模塊包括：
[0036] 距離計(jì)算單元，用于獲取實(shí)體模型影像和虛擬模型中每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)，計(jì)算Ξ 組對(duì)應(yīng)坐標(biāo)之間的距離，并選擇最大距離對(duì)應(yīng)的兩個(gè)坐標(biāo)，記為第一坐標(biāo)和第二坐標(biāo);選擇 次大距離對(duì)應(yīng)的兩個(gè)坐標(biāo)，記為第Ξ坐標(biāo)和第四坐標(biāo)；
[0037] 平移單元，用于對(duì)虛擬模型進(jìn)行平移，W使所述第二坐標(biāo)和所述第一坐標(biāo)重合；
[0038] 旋轉(zhuǎn)單元，用于W所述第一坐標(biāo)為定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)虛擬模型，W使所述第一坐標(biāo)、所述第 Ξ坐標(biāo)和所述第四坐標(biāo)在同一直線上；
[0039] 闊值判斷單元，用于計(jì)算Ξ組對(duì)應(yīng)坐標(biāo)之間的距離；如果實(shí)體模型影像中的每個(gè) 點(diǎn)與虛擬模型中對(duì)應(yīng)的點(diǎn)的距離均小于第一闊值或平移次數(shù)大于第二闊值，則確定虛實(shí)模 型重合，否則繼續(xù)選擇最大距離對(duì)應(yīng)的兩個(gè)坐標(biāo)和次大距離對(duì)應(yīng)的兩個(gè)坐標(biāo)進(jìn)行平移和旋 轉(zhuǎn)；
[0040] 其中，第一坐標(biāo)和第Ξ坐標(biāo)為實(shí)體模型中的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)，第二坐標(biāo)和第四坐標(biāo) 為虛擬模型中的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)。
[0041] 選優(yōu)地，所述距離計(jì)算單元用于W攝像機(jī)中屯、為原點(diǎn)，獲取實(shí)體模型影像和虛擬 模型中每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的攝像機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo);并根據(jù)坐標(biāo)變換公式，計(jì)算得到實(shí)體模型影 像和虛擬模型中每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的世界坐標(biāo)，所述坐標(biāo)變換公式為：
[0042]
[0043] 其中，P為實(shí)體模型影像或虛擬模型中的一點(diǎn)，P點(diǎn)在攝像機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為 (Xp'，yp'，Zp'），P點(diǎn)的世界坐標(biāo)為(Xp，yp，Zp)，R為3X3的正交單位矩陣，t為ミ維平移向量，0 為零向量，Ml為變換矩陣。
[0044] 選優(yōu)地，所述平移單元包括：
[0045