基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的圖像合成方法和頭戴式顯示設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的圖像合成方法和頭戴式顯示設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]目前紅外熱成像技術(shù)已在許多領(lǐng)域得到重要的應(yīng)用，特別是在晚上，在不暴露自己的基礎(chǔ)之上，紅外熱成像運(yùn)用光電技術(shù)檢測(cè)物體熱輻射的紅外線特定波段信號(hào)，將該信號(hào)轉(zhuǎn)換成可供人類視覺(jué)分辨的紅外圖像，還可以進(jìn)一步計(jì)算出溫度值。紅外圖像反映了目標(biāo)與背景不可見(jiàn)紅外輻射的空間分布，其輻射亮度分布主要由被測(cè)景物的溫度和發(fā)射率決定，因此紅外圖像近似反映了景物溫度差或輻射差。紅外熱成像技術(shù)讓人們超越了視覺(jué)障礙，及時(shí)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，但是紅外成像系統(tǒng)的成像效果仍然不理想。主要表現(xiàn)為紅外熱圖像表征景物的溫度分布，是灰度圖像，沒(méi)有彩色或陰影(立體感覺(jué))，故對(duì)人而言，分辨率低、分辨潛力差；夜視距離近，圖像背景與之被監(jiān)測(cè)目標(biāo)之間對(duì)比度模糊，被監(jiān)測(cè)目標(biāo)細(xì)節(jié)難以辨認(rèn)，圖像特征信息不明確。因此，如何提高紅外熱成像顯示的清晰度，是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的主要目的在于提出一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的圖像合成方法和頭戴式顯示設(shè)備，旨在提高紅外熱成像顯示的清晰度。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的圖像合成方法，所述基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的圖像合成方法包括步驟:
[0005]利用紅外熱成像儀在不同的視角下偵測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)以獲取所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的灰度圖像；
[0006]根據(jù)所述灰度圖像，獲取與所述灰度圖像的視角相一致的彩色背景以及重構(gòu)與所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的彩色虛擬前景模型；
[0007]對(duì)所述彩色虛擬前景模型和所述彩色背景進(jìn)行圖像合成。
[0008]優(yōu)選地，所述紅外熱成像儀為雙紅外3D (3Dimens1ns,三維)熱成像儀，所述灰度圖像為立體灰度圖像對(duì)，所述利用紅外熱成像儀在不同的視角下偵測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)以獲取所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的灰度圖像的步驟包括:
[0009]通過(guò)雙紅外3D熱成像儀在不同的視角下偵測(cè)所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)以獲取所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的立體灰度圖像對(duì)。
[0010]優(yōu)選地，所述彩色背景為立體彩色背景對(duì)，所述根據(jù)所述灰度圖像，獲取與所述灰度圖像的視角相一致的彩色背景的步驟包括:
[0011]根據(jù)所述灰度圖像，在預(yù)先建立的視頻圖像映射庫(kù)中獲取與所述立體灰度圖像對(duì)的視角相一致的立體彩色背景對(duì)。
[0012]優(yōu)選地，所述根據(jù)所述灰度圖像，在預(yù)先建立的視頻圖像映射庫(kù)中獲取與所述立體灰度圖像對(duì)的視角相一致的立體彩色背景對(duì)的步驟包括:
[0013]通過(guò)與瞳距相一致的雙彩色攝像機(jī)在不同的視角下采集所述立體彩色背景對(duì)；
[0014]建立視頻圖像映射庫(kù)，在所述視頻圖像映射庫(kù)中建立所述立體彩色背景對(duì)的視角映射關(guān)系；
[0015]根據(jù)所述灰度圖像，在所述視角映射關(guān)系中獲取與所述立體灰度圖像對(duì)的視角相一致的所述立體彩色背景對(duì)。
[0016]優(yōu)選地，所述對(duì)所述彩色虛擬前景模型和所述彩色背景進(jìn)行圖像合成的步驟之后還包括:
[0017]通過(guò)彩色攝像機(jī)的紅外燈獲取景深，根據(jù)獲取的所述景深對(duì)所述合成的圖像進(jìn)行左右分屏顯示。
[0018]此外，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出一種頭戴式顯示設(shè)備，所述頭戴式顯示設(shè)備包括:
[0019]偵測(cè)模塊，用于利用紅外熱成像儀在不同的視角下偵測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)以獲取所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的灰度圖像；
[0020]獲取模塊，用于根據(jù)所述灰度圖像，獲取與所述灰度圖像的視角相一致的彩色背景以及重構(gòu)與所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的彩色虛擬前景模型；
[0021]合成模塊，用于對(duì)所述彩色虛擬前景模型和所述彩色背景進(jìn)行圖像合成。
[0022]優(yōu)選地，所述偵測(cè)模塊還用于通過(guò)雙紅外3D熱成像儀在不同的視角下偵測(cè)所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)以獲取所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的立體灰度圖像對(duì)。
[0023]優(yōu)選地，所述獲取模塊還用于根據(jù)所述灰度圖像，在預(yù)先建立的視頻圖像映射庫(kù)中獲取與所述立體灰度圖像對(duì)的視角相一致的立體彩色背景對(duì)。
[0024]優(yōu)選地，所述獲取模塊包括:
[0025]采集單元，用于通過(guò)與瞳距相一致的雙彩色攝像機(jī)在不同的視角下采集所述立體彩色背景對(duì)；
[0026]建立單元，用于建立視頻圖像映射庫(kù)，在所述視頻圖像映射庫(kù)中建立所述立體彩色背景對(duì)的視角映射關(guān)系；
[0027]獲取單元，用于根據(jù)所述灰度圖像，在所述視角映射關(guān)系中獲取與所述立體灰度圖像對(duì)的視角相一致的所述立體彩色背景對(duì)。
[0028]優(yōu)選地，所述頭戴式顯示設(shè)備還包括:
[0029]顯示模塊，用于通過(guò)彩色攝像機(jī)的紅外燈獲取景深，根據(jù)獲取的所述景深對(duì)所述合成的圖像進(jìn)行左右分屏顯示。
[0030]本發(fā)明提出的基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的圖像合成方法和頭戴式顯示設(shè)備，通過(guò)利用紅外熱成像儀在不同的視角下偵測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)以獲取所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的灰度圖像；根據(jù)所述灰度圖像，獲取與所述灰度圖像的視角相一致的彩色背景以及重構(gòu)與所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的彩色虛擬前景模型；對(duì)所述彩色虛擬前景模型和所述彩色背景進(jìn)行圖像合成。本發(fā)明通過(guò)將獲取的灰度圖像轉(zhuǎn)換為真彩色圖像，圖形處理速度快、圖像顯示清晰度高。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1為本發(fā)明基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的圖像合成方法第一實(shí)施例的流程示意圖；
[0032]圖2為本發(fā)明基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的圖像合成方法第二實(shí)施例的流程示意圖；
[0033]圖3為本發(fā)明基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的圖像合成方法第三實(shí)施例的流程示意圖；
[0034]圖4為圖3中所述根據(jù)所述灰度圖像，在預(yù)先建立的視頻圖像映射庫(kù)中獲取與所述立體灰度圖像對(duì)的視角相一致的立體彩色背景對(duì)的步驟的細(xì)化流程示意圖；
[0035]圖5為本發(fā)明基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的圖像合成方法第四實(shí)施例的流程示意圖；
[0036]圖6為本發(fā)明頭戴式顯示設(shè)備第一實(shí)施例的功能模塊示意圖；
[0037]圖7為圖6中所述獲取模塊的功能模塊示意圖；
[0038]圖8為本發(fā)明頭戴式顯示設(shè)備第二實(shí)施例的功能模塊示意圖。
[0039]本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0040]應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0041]如圖1所示，本發(fā)明第一實(shí)施例提出基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的圖像合成方法，包括:
[0042]步驟S100、利用紅外熱成像儀在不同的視角下偵測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)以獲取所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的灰度圖像。
[0043]頭戴式顯示設(shè)備內(nèi)置紅外熱成像儀，所述紅外熱成像儀包括紅外探測(cè)器和光學(xué)成像物鏡，紅外熱成像儀在不同的視角下偵測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，所述視角包括位置、高度和朝向。利用紅外探測(cè)器和光學(xué)成像物鏡，將接受的所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到所述紅外探測(cè)器的光敏元件上，從而獲得所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的紅外熱像圖，所述紅外熱圖像為灰度圖像。
[0044]步驟S200、根據(jù)所述灰度圖像，獲取與所述灰度圖像的視角相一致的彩色背景以及重構(gòu)與所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的彩色虛擬前景模型。
[0045]頭戴式顯示設(shè)備根據(jù)獲得的所述灰度圖像的視角，在預(yù)設(shè)的視頻圖像映射庫(kù)中搜索到與所述灰度圖像的視角相一致的彩色背景；并根據(jù)所述灰度圖像，提取所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，建立與所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的彩色虛擬前景模型。例如，根據(jù)獲取的所述紅外熱像圖，首先獲取能自動(dòng)更新的背景圖像，采用背景減法提取所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的輪廓，然后運(yùn)用其輪廓的邊界不變矩特征和形態(tài)學(xué)特征，構(gòu)建一個(gè)輪廓特征向量的模型，再分析比較所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)輪廓特征向量與每類標(biāo)準(zhǔn)樣本之間的歐氏距離，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別分類。再后，根據(jù)識(shí)別的所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，構(gòu)建與所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)交互的彩色虛擬前景模型，若識(shí)別到所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)為人時(shí)，則構(gòu)建與所述人對(duì)應(yīng)的彩色虛擬人。所述前景是指在主題前面或靠近鏡頭位置的人物或景物，主要作用有:烘托主體或直接幫助表達(dá)影視作品的主題；增加畫面的層次，表現(xiàn)空間深度；均衡美化畫面，使構(gòu)圖增加變化；“框”起主體，具有裝飾趣味，有利于影調(diào)和色彩的對(duì)比。所述背景是指畫面中主體背后的景物，主要作用有:能表現(xiàn)人物和事件所處的時(shí)空環(huán)境；使人感受到主體所處的空間的大??；能烘托主體，使主體的形狀及輪廓顯著；能造成各種視頻畫面氣氛、情調(diào)，幫助解釋內(nèi)容。
[0046]步驟S300、對(duì)所述彩色虛擬前景模型和所述彩色背景進(jìn)行圖像合成。
[0047]頭戴式顯示設(shè)備根據(jù)構(gòu)建的所述彩色