本發(fā)明涉及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的智能顯示技術(shù)，尤其涉及一種立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示方法及裝置。

背景技術(shù)：

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡稱ar，是一種將真實(shí)世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術(shù)，是把原本在現(xiàn)實(shí)世界的一定時間空間范圍內(nèi)很難體驗(yàn)到的實(shí)體信息，通過電腦等科學(xué)技術(shù)，模擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應(yīng)用到真實(shí)世界，被人類感官所感知，從而達(dá)到超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)，真實(shí)的環(huán)境和虛擬的物體實(shí)時地疊加到了同一個畫面或空間同時存在。這種技術(shù)不僅展現(xiàn)了真實(shí)世界的信息，而且將虛擬的信息同時顯示出來，兩種信息相互補(bǔ)充、疊加。在視覺化的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中，用戶利用頭盔顯示器，把真實(shí)世界與電腦圖形多重合成在一起，便可以看到真實(shí)的世界圍繞著它。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)包含了多媒體、三維建模、實(shí)時視頻顯示及控制、多傳感器融合、實(shí)時跟蹤及注冊、場景融合等新技術(shù)與新手段，這種技術(shù)隨著隨身電子產(chǎn)品運(yùn)算能力的提升，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的用途越來越廣。

目前，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(ar)技術(shù)采取的三維虛擬信息的呈現(xiàn)方式主要是在屏幕上繪制三維物體經(jīng)過不同角度的透視投影所得的二維圖像，這種投影方式的實(shí)質(zhì)是顯示有一定立體感的二維圖像，而并非真實(shí)的三維物體。因此，這種呈現(xiàn)方式并不能給用戶真切的立體感。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)及裝置，旨在實(shí)現(xiàn)真實(shí)的三維立體的顯示效果，給用戶帶來真切的立體感、增強(qiáng)體驗(yàn)，提供一種能夠更好地做到虛擬信息與現(xiàn)實(shí)信息的“無縫”融合的實(shí)現(xiàn)過程較方便、通用性較強(qiáng)的立體增強(qiáng)顯示現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和裝置。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案：

對任一物體進(jìn)行增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信息顯示處理時，包括如下步驟：

采集目標(biāo)物體圖像及需要顯示的三維虛擬物體信息并獲取攝像頭位姿；

獲得目標(biāo)物體在攝像頭坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，確定三維虛擬物體在攝像頭坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；

根據(jù)所述虛擬物體和左、右眼在相機(jī)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，分別計(jì)算得到虛擬物體和左、右眼的位置關(guān)系；

根據(jù)所述虛擬物體和左、右眼的位置關(guān)系，分別計(jì)算出所述三維虛擬物體投影到左、右眼的不同的二維圖像，并分別在左、右顯示屏上進(jìn)行顯示。

進(jìn)一步的，采集目標(biāo)物體圖像及需要顯示的三維虛擬物體信息并獲取攝像頭位姿包括：

通過用戶佩戴的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的攝像頭采集上述選取的目標(biāo)物體各個視角的圖像；

根據(jù)采集到的各個視角的圖像利用sfm技術(shù)對該物體進(jìn)行三維重建，還原出目標(biāo)物體的三維模型；

將攝像頭采集的實(shí)時圖像與目標(biāo)物體的三維模型相匹配，獲得相機(jī)姿態(tài)。

進(jìn)一步的，獲得目標(biāo)物體在攝像頭坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，確定三維虛擬物體在攝像頭坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)包括：

根據(jù)攝像頭與目標(biāo)物體之間的相對位置關(guān)系，得到目標(biāo)物體在相機(jī)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；

計(jì)算出需要繪制的在所述目標(biāo)物體周圍的三維虛擬物體在相機(jī)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)。

本發(fā)明還提供一種立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示裝置，所述裝置包括：

采集模塊，用于采集目標(biāo)物體圖像及需要顯示的三維虛擬物體信息并獲取攝像頭位姿；

三維坐標(biāo)獲取模塊，用于獲得目標(biāo)物體在攝像頭坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，確定三維虛擬物體的顯示坐標(biāo)在攝像頭坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；

投影圖像計(jì)算模塊，根據(jù)在相機(jī)坐標(biāo)系下虛擬物體和左、右眼的三維坐標(biāo)，分別計(jì)算得到虛擬物體和左、右眼之間的位置關(guān)系；并據(jù)此分別計(jì)算出所述三維虛擬物體投影到左、右眼的不同的二維圖像；

顯示模塊，用于分別在左、右顯示屏顯示不同的二維圖像。

進(jìn)一步的，所述采集模塊還包括：

圖像采集單元，用于通過用戶佩戴的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的攝像頭采集上述選取的目標(biāo)物體各個視角的圖像；

三維重建單元，用于根據(jù)采集到的各個視角的圖像利用sfm技術(shù)對該物體進(jìn)行三維重建，還原出目標(biāo)物體的三維模型；

攝像頭位姿獲取單元，同于將攝像頭采集的實(shí)時圖像與目標(biāo)物體的三維模型相匹配，獲得攝像頭位姿。

進(jìn)一步的，所述三維坐標(biāo)獲取模塊還包括：

目標(biāo)物體三維坐標(biāo)獲取單元，用于根據(jù)攝像頭與目標(biāo)物體之間的相對位置關(guān)系，得到目標(biāo)物體在相機(jī)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；

三維虛擬物體坐標(biāo)獲取單元，計(jì)算出需要繪制的在所述目標(biāo)物體周圍的三維虛擬物體在相機(jī)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)。

本發(fā)明還提供了一種立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備，包括：

或雙顯示屏、一支持雙屏異顯的cpu；

或雙顯示屏、一支持雙屏同顯的cpu、以及同步開關(guān)，所述cpu的輸出幀率大于60fps，所述顯示屏刷新頻率率大于120hz，通過軟件用雙倍刷新率在屏幕上交替顯示左右眼圖像，并且同時通過同步開關(guān)控制左右眼是否看到圖像；

或雙顯示屏、一支持雙屏同顯的cpu、以及rgb分色鏡片或偏振鏡片，通過軟件對左右眼需要呈現(xiàn)的二維圖像進(jìn)行合成處理，通過rgb分色或偏振鏡片控制左右眼是否看到圖像。

有益效果：本發(fā)明的一種立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示方法及設(shè)備，旨在通過在左右眼顯示不同的二維圖像實(shí)現(xiàn)真實(shí)的三維立體的顯示效果，給用戶帶來真切的立體感、增強(qiáng)體驗(yàn)，提供一種能夠更好地做到虛擬信息與現(xiàn)實(shí)信息的“無縫”融合的實(shí)現(xiàn)過程較方便、通用性較強(qiáng)的立體增強(qiáng)顯示現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和裝置。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示方法的采集目標(biāo)物體圖像及需要顯示的三維虛擬物體信息并獲取攝像頭位姿的流程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示方法的獲得目標(biāo)物體在攝像頭坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，確定三維虛擬物體在攝像頭坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)的流程圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示裝置的采集模塊的結(jié)構(gòu)框圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示裝置的三維坐標(biāo)獲取模塊的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。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。

需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”或“設(shè)置于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者可能同時存在居中元件。當(dāng)一個元件被稱為是“連接于”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。

還需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中的左、右、上、下等方位用語，僅是互為相對概念或是以產(chǎn)品的正常使用狀態(tài)為參考的，而不應(yīng)該認(rèn)為是具有限制性的。

如圖1所示，為本發(fā)明具體實(shí)施例的一種立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示方法的流程圖，包括如下步驟：

對任一物體進(jìn)行增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信息顯示處理時，包括如下步驟：

步驟s101：采集目標(biāo)物體圖像及需要顯示的三維虛擬物體信息并獲取攝像頭位姿；

步驟s102：獲得目標(biāo)物體在攝像頭坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，確定三維虛擬物體在攝像頭坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；

步驟s103：根據(jù)所述虛擬物體和左、右眼在相機(jī)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，分別計(jì)算得到虛擬物體和左、右眼的位置關(guān)系；

步驟s104：根據(jù)所述虛擬物體和左、右眼的位置關(guān)系，分別計(jì)算出所述三維虛擬物體投影到左、右眼的不同的二維圖像，并分別在左、右顯示屏上進(jìn)行顯示。

具體的，如圖2所示，為本發(fā)明實(shí)施例中采集目標(biāo)物體圖像及需要顯示的三維虛擬物體信息并獲取攝像頭位姿的流程圖，其步驟包括：

步驟s201：通過用戶佩戴的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的攝像頭采集上述選取的目標(biāo)物體各個視角的圖像；

步驟s202：根據(jù)采集到的各個視角的圖像利用sfm技術(shù)對該物體進(jìn)行三維重建，還原出目標(biāo)物體的三維模型；

步驟s203：將攝像頭采集的實(shí)時圖像與目標(biāo)物體的三維模型相匹配，獲得相機(jī)姿態(tài)。

具體的，如圖3所示，為本發(fā)明實(shí)施例中獲得目標(biāo)物體在攝像頭坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，確定三維虛擬物體在攝像頭坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)的流程圖，其包括如下步驟：

步驟s301：根據(jù)攝像頭與目標(biāo)物體之間的相對位置關(guān)系，得到目標(biāo)物體在相機(jī)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；

步驟s302：計(jì)算出需要繪制的在所述目標(biāo)物體周圍的三維虛擬物體在相機(jī)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)。

如圖4所示，本發(fā)明還提供一種立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示裝置，所述裝置包括：

采集模塊101，用于采集目標(biāo)物體圖像及需要顯示的三維虛擬物體信息并獲取攝像頭位姿；

三維坐標(biāo)獲取模塊102，用于獲得目標(biāo)物體在攝像頭坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，確定三維虛擬物體的顯示坐標(biāo)在攝像頭坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；

投影圖像計(jì)算模塊103，根據(jù)在相機(jī)坐標(biāo)系下虛擬物體和左、右眼的三維坐標(biāo)，分別計(jì)算得到虛擬物體和左、右眼之間的位置關(guān)系；并據(jù)此分別計(jì)算出所述三維虛擬物體投影到左、右眼的不同的二維圖像；

顯示模塊104，用于分別在左、右顯示屏顯示不同的二維圖像。

具體的，如圖5所示，所述采集模塊還包括：

圖像采集單元201，用于通過用戶佩戴的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的攝像頭采集上述選取的目標(biāo)物體各個視角的圖像；

三維重建單元202，用于根據(jù)采集到的各個視角的圖像利用sfm技術(shù)對該物體進(jìn)行三維重建，還原出目標(biāo)物體的三維模型；

攝像頭位姿獲取單元203，同于將攝像頭采集的實(shí)時圖像與目標(biāo)物體的三維模型相匹配，獲得攝像頭位姿。

具體的，如圖6所示，所述三維坐標(biāo)獲取模塊還包括：

目標(biāo)物體三維坐標(biāo)獲取單元301，用于根據(jù)攝像頭與目標(biāo)物體之間的相對位置關(guān)系，得到目標(biāo)物體在相機(jī)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；

三維虛擬物體坐標(biāo)獲取單元302，計(jì)算出需要繪制的在所述目標(biāo)物體周圍的三維虛擬物體在相機(jī)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)。

本發(fā)明還提供了一種立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備，包括：

或雙顯示屏、一支持雙屏異顯的cpu；

或雙顯示屏、一支持雙屏同顯的cpu、以及同步開關(guān)，所述cpu的輸出幀率大于60fps，所述顯示屏刷新頻率率大于120hz，通過軟件用雙倍刷新率在屏幕上交替顯示左右眼圖像，并且同時通過同步開關(guān)控制左右眼是否看到圖像；

或雙顯示屏、一支持雙屏同顯的cpu、以及rgb分色鏡片或偏振鏡片，通過軟件對左右眼需要呈現(xiàn)的二維圖像進(jìn)行合成處理，通過rgb分色或偏振鏡片控制左右眼是否看到圖像。

本發(fā)明實(shí)施例所述的一種立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示方法及設(shè)備，旨在通過在左右眼顯示不同的二維圖像實(shí)現(xiàn)真實(shí)的三維立體的顯示效果，給用戶帶來真切的立體感、增強(qiáng)體驗(yàn)，提供一種能夠更好地做到虛擬信息與現(xiàn)實(shí)信息的“無縫”融合的實(shí)現(xiàn)過程較方便、通用性較強(qiáng)的立體增強(qiáng)顯示現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和裝置。

作為本發(fā)明的一個實(shí)施例，實(shí)現(xiàn)立體增強(qiáng)顯示顯示系統(tǒng)的設(shè)備還可以是能夠?qū)崿F(xiàn)所述技術(shù)的其它設(shè)備組合不限于所述的三種設(shè)備組合。

本發(fā)明實(shí)施例提供的立體增強(qiáng)顯示顯示方法及設(shè)備，其旨在通過在左右眼顯示不同的二維圖像實(shí)現(xiàn)真實(shí)的三維立體的顯示效果，給用戶帶來真切的立體感、增強(qiáng)體驗(yàn)，提供一種能夠更好地做到虛擬信息與現(xiàn)實(shí)信息的“無縫”融合的實(shí)現(xiàn)過程較方便、通用性較強(qiáng)的立體增強(qiáng)顯示現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和裝置。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。