本發(fā)明涉及混合現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備的空間測(cè)距方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

混合現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品就是將計(jì)算機(jī)生成的圖像與真實(shí)的世界相疊加，將虛擬空間的圖像顯示在現(xiàn)實(shí)空間中，使人眼可以在現(xiàn)實(shí)世界中看到虛擬的物體。其中，比較有代表性的產(chǎn)品是微軟公司發(fā)布的可穿戴式混合現(xiàn)實(shí)計(jì)算設(shè)備HoloLens。

目前，用于混合現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的測(cè)距方式主要有以下幾種：

1)通過立體視覺技術(shù)測(cè)距。

通過兩個(gè)攝像頭獲取周圍環(huán)境的深度圖，從兩個(gè)攝像頭的圖像數(shù)據(jù)中得到真實(shí)場(chǎng)景中的物體離攝像頭的距離，但是這種方法只測(cè)一張深度圖是不夠的，它只是某一時(shí)刻真實(shí)的場(chǎng)景在攝像頭中的映射，因此，要想得到完整的三維場(chǎng)景，需要獲得并分析一系列的深度圖，同時(shí)，在測(cè)距之前還需要進(jìn)行攝像頭矯正、圖像對(duì)齊、左右圖像匹配等一系列處理，這些都會(huì)造成測(cè)距效率低下，無法滿足即時(shí)測(cè)距的需求。

2)紅外光測(cè)距。

紅外發(fā)射器按照一定的角度發(fā)射紅外光束，當(dāng)遇到物體以后，光束會(huì)反射回來，反射回來的紅外光線被CCD檢測(cè)器檢測(cè)到以后，會(huì)獲得一個(gè)偏移值，利用三角關(guān)系，傳感器到物體的距離就可以通過幾何關(guān)系計(jì)算出來了，但是紅外傳感器檢測(cè)的距離隨著距離的遠(yuǎn)近變化具有非線性的缺點(diǎn)，導(dǎo)致得到的距離不準(zhǔn)確。

3)超聲波測(cè)距。

超生波傳感器檢測(cè)距離原理是發(fā)出超聲波再檢測(cè)到發(fā)出的超聲波，同時(shí)根據(jù)聲速計(jì)算出物體的距離，但是超聲波測(cè)距具有以下缺點(diǎn)：聲音的速度易受溫度和風(fēng)向的干擾；超聲波有可能被吸音面給吸收；在封閉空間內(nèi)測(cè)距不準(zhǔn)確等。

因此，現(xiàn)有的測(cè)距方法或裝置應(yīng)用于混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備時(shí)都具有一定的缺陷，亟需一種能夠快速準(zhǔn)確測(cè)距，迅速獲得不規(guī)則物體表面任一點(diǎn)距離的測(cè)距技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備的空間測(cè)距方法和系統(tǒng)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種用于混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備的空間測(cè)距方法，包括以下步驟：

步驟1，選擇待測(cè)物體；

步驟2，選擇所述待測(cè)物體上的任一點(diǎn)作為參照點(diǎn)，測(cè)量所述參照點(diǎn)與所述混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備之間的距離，得到參照距離；

步驟3，獲取所述待測(cè)物體的灰度景深圖；

步驟4，根據(jù)所述參照距離和所述灰度景深圖得到所述待測(cè)物體上任一點(diǎn)與所述混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備之間的距離。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過獲得不規(guī)則待測(cè)物體表面上任一點(diǎn)的距離，并以此距離作為參照距離，然后獲得待測(cè)物體的灰度景深圖，可以快速地獲得待測(cè)物體表面上任一點(diǎn)的距離，具有測(cè)距速度快，測(cè)距精度高的優(yōu)點(diǎn)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步地，步驟1包括：

步驟11，對(duì)所述混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備的周圍環(huán)境進(jìn)行建模，得到環(huán)境模型；

步驟12，從所述環(huán)境模型中選擇所述待測(cè)物體。

進(jìn)一步地，步驟2中，選擇所述待測(cè)物體上的任一點(diǎn)作為參照點(diǎn)，獲取所述參照點(diǎn)的空間向量坐標(biāo)，根據(jù)所述空間向量坐標(biāo)得到所述參照點(diǎn)與所述混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備之間的參照距離。

進(jìn)一步地，步驟3包括：

步驟31，向所述待測(cè)物體發(fā)射紅外光點(diǎn)陣，并接收所述待測(cè)物體返回的所述紅外光點(diǎn)陣；

步驟32，獲取返回的所述紅外光點(diǎn)陣的光強(qiáng)信息；

步驟33，將所述光強(qiáng)信息轉(zhuǎn)化為與所述待測(cè)物體景深相對(duì)應(yīng)的灰度值；

步驟34，根據(jù)所述灰度值得到所述待測(cè)物體的灰度景深圖。

進(jìn)一步地，步驟4包括：

步驟41，從所述灰度景深圖中定位所述參照點(diǎn)的位置；

步驟42，獲取所述參照點(diǎn)處的灰度值，得到標(biāo)準(zhǔn)灰度值；

步驟43，選取所述灰度景深圖中任一點(diǎn)a，獲取任一點(diǎn)a的灰度值；

步驟44，根據(jù)所述任一點(diǎn)a的灰度值和所述標(biāo)準(zhǔn)灰度值得到所述任一點(diǎn)a與所述參照點(diǎn)的灰度差；

步驟45，將所述灰度差轉(zhuǎn)換為深度差；

步驟46，根據(jù)所述深度差與所述參照距離得到所述任一點(diǎn)a與所述混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備之間的距離。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：通過使用灰度景深圖比對(duì)參照距離測(cè)距，可以快速地獲得待測(cè)物體表面任一點(diǎn)的距離，進(jìn)而可以幫助混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備對(duì)待測(cè)物體進(jìn)行空間建模和其他操作，具有測(cè)距速度快等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的另一種技術(shù)方案如下：

一種用于混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備的空間測(cè)距系統(tǒng)，包括：

選取模塊，用于選擇待測(cè)物體；

第一測(cè)距模塊，用于選擇所述待測(cè)物體上的任一點(diǎn)作為參照點(diǎn)，測(cè)量所述參照點(diǎn)與所述混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備之間的距離，得到參照距離；

第二測(cè)距模塊，用于獲取所述待測(cè)物體的灰度景深圖，并根據(jù)所述參照距離和所述灰度景深圖得到所述待測(cè)物體上任一點(diǎn)與所述混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備之間的距離。

進(jìn)一步地，所述選取模塊具體包括：

建模單元，用于對(duì)所述混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備的周圍環(huán)境進(jìn)行建模，得到環(huán)境模型；

選取單元，用于從所述環(huán)境模型中選擇所述待測(cè)物體。

進(jìn)一步地，所述第一測(cè)距模塊具體包括：

參照點(diǎn)選取單元，用于選擇所述待測(cè)物體上的任一點(diǎn)作為參照點(diǎn)；

第一獲取單元，用于獲取所述參照點(diǎn)的空間向量坐標(biāo)；

第一計(jì)算單元，用于根據(jù)所述空間向量坐標(biāo)得到所述參照點(diǎn)與所述混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備之間的參照距離。

進(jìn)一步地，所述第二測(cè)距模塊具體包括：

紅外光發(fā)射器，用于向所述待測(cè)物體發(fā)射紅外光點(diǎn)陣；

紅外光接收器，用于接收所述待測(cè)物體返回的所述紅外光點(diǎn)陣；

第二獲取單元，用于獲取返回的所述紅外光點(diǎn)陣的光強(qiáng)信息；

第一轉(zhuǎn)換單元，用于將所述光強(qiáng)信息轉(zhuǎn)化為與所述待測(cè)物體景深相對(duì)應(yīng)的灰度值；

制圖單元，用于根據(jù)所述灰度值得到所述待測(cè)物體的灰度景深圖。

進(jìn)一步地，所述第二測(cè)距模塊還包括：

定位單元，用于從所述灰度景深圖中定位所述參照點(diǎn)的位置；

第三獲取單元，用于獲取所述參照點(diǎn)處的灰度值，得到標(biāo)準(zhǔn)灰度值；

隨機(jī)選取單元，用于選取所述灰度景深圖中任一點(diǎn)a，獲取所述任一點(diǎn)a的灰度值；

第二計(jì)算單元，用于根據(jù)所述任一點(diǎn)a的灰度值和所述標(biāo)準(zhǔn)灰度值得到所述任一點(diǎn)a與所述參照點(diǎn)的灰度差；

第二轉(zhuǎn)換單元，用于將所述灰度差轉(zhuǎn)換為深度差；

第三計(jì)算單元，用于根據(jù)所述深度差與所述參照距離得到所述任一點(diǎn)a與所述混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備之間的距離。

本發(fā)明附加的方面的優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明實(shí)踐了解到。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備的空間測(cè)距方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種用于混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備的空間測(cè)距系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備的空間測(cè)距方法的流程示意圖，該方法包括以下步驟：

S101，通過選取模塊選擇待測(cè)物體，該待測(cè)物體可以為表面不規(guī)則的待測(cè)物體；

S102，第一測(cè)距模塊隨機(jī)選擇待測(cè)物體上的任一點(diǎn)作為參照點(diǎn)，測(cè)量參照點(diǎn)與混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備之間的距離，得到參照距離；

S103，第二測(cè)距模塊獲取待測(cè)物體的灰度景深圖，可以通過Kinect技術(shù)得到待測(cè)物體的灰度景深圖，Kinect技術(shù)通過一個(gè)CMOS紅外傳感器以黑白光譜的方式來感知環(huán)境，灰度圖中純黑代表無窮遠(yuǎn)，純白代表無窮近，黑白間的灰色地帶對(duì)應(yīng)物體到傳感器的物理距離，CMOS紅外傳感器收集視野范圍內(nèi)的每一點(diǎn)，并形成一幅代表周圍環(huán)境的景深圖像；

S104，第二測(cè)距模塊根據(jù)參照距離和灰度景深圖得到待測(cè)物體上任一點(diǎn)與混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備之間的距離。

上述實(shí)施例中提供的一種用于混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備的空間測(cè)距方法，通過獲得不規(guī)則待測(cè)物體表面上任一點(diǎn)的距離，并以此距離作為參照距離，然后獲得待測(cè)物體的灰度景深圖，可以快速地獲得待測(cè)物體表面上任一點(diǎn)的距離，具有測(cè)距速度快，測(cè)距精度高的優(yōu)點(diǎn)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步地，S101包括：

通過建模單元對(duì)混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備的周圍環(huán)境進(jìn)行三維空間建模，得到周圍環(huán)境的環(huán)境模型；

通過選取單元從環(huán)境模型中選擇待測(cè)物體。

進(jìn)一步地，S102中，通過參照點(diǎn)選取單元隨機(jī)選擇待測(cè)物體上的任一點(diǎn)作為參照點(diǎn)，通過第一獲取單元獲取參照點(diǎn)的空間向量坐標(biāo)，通過第一計(jì)算單元根據(jù)空間向量坐標(biāo)得到參照點(diǎn)與混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備之間的參照距離。

進(jìn)一步地，S103包括：

通過紅外光發(fā)射器向待測(cè)物體發(fā)射紅外光點(diǎn)陣，并通過紅外光接收器接收待測(cè)物體返回的紅外光點(diǎn)陣；

通過第二獲取單元獲取返回的紅外光點(diǎn)陣的光強(qiáng)信息；

通過第一轉(zhuǎn)換單元將光強(qiáng)信息轉(zhuǎn)化為與待測(cè)物體景深相對(duì)應(yīng)的灰度值；

通過制圖單元根據(jù)灰度值得到待測(cè)物體的灰度景深圖。

進(jìn)一步地，S104包括：

通過定位單元從灰度景深圖中定位參照點(diǎn)的位置；

通過第三獲取單元獲取參照點(diǎn)處的灰度值，得到標(biāo)準(zhǔn)灰度值；

通過隨機(jī)選取單元選取灰度景深圖中任一點(diǎn)a，獲取任一點(diǎn)a的灰度值；

通過第二計(jì)算單元根據(jù)任一點(diǎn)a的灰度值和標(biāo)準(zhǔn)灰度值得到任一點(diǎn)a與參照點(diǎn)的灰度差；

通過第二轉(zhuǎn)換單元將灰度差轉(zhuǎn)換為深度差，當(dāng)任一點(diǎn)a的灰度值和參照點(diǎn)的灰度值相同時(shí)，深度差為0，當(dāng)任一點(diǎn)a為純白且參照點(diǎn)為純黑時(shí)，深度差為無窮大，或，當(dāng)當(dāng)任一點(diǎn)a為純黑且參照點(diǎn)為純白時(shí)，深度差亦為無窮大，當(dāng)灰度差越大時(shí)，表明深度差越大，當(dāng)灰度差越小時(shí)，表明深度差越??；

通過第三計(jì)算單元根據(jù)深度差與參照距離得到任一點(diǎn)a與混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備之間的距離。

在另一實(shí)施例中，如圖2所示，為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種用于混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備的空間測(cè)距系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架圖，該系統(tǒng)包括：

選取模塊210，用于選擇待測(cè)物體；

第一測(cè)距模塊220，用于選擇待測(cè)物體上的任一點(diǎn)作為參照點(diǎn)，測(cè)量參照點(diǎn)與混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備之間的距離，得到參照距離；

第二測(cè)距模塊230，用于獲取待測(cè)物體的灰度景深圖，并根據(jù)參照距離和灰度景深圖得到待測(cè)物體上任一點(diǎn)與混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備之間的距離。

進(jìn)一步地，選取模塊210具體包括：

建模單元211，用于對(duì)混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備的周圍環(huán)境進(jìn)行建模，得到環(huán)境模型；

選取單元212，用于從環(huán)境模型中選擇待測(cè)物體。

進(jìn)一步地，第一測(cè)距模塊220具體包括：

參照點(diǎn)選取單元221，用于選擇待測(cè)物體上的任一點(diǎn)作為參照點(diǎn)；

第一獲取單元222，用于獲取參照點(diǎn)的空間向量坐標(biāo)；

第一計(jì)算單元223，用于根據(jù)空間向量坐標(biāo)得到參照點(diǎn)與混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備之間的參照距離。

進(jìn)一步地，第二測(cè)距模塊230具體包括：

紅外光發(fā)射器2301，用于向待測(cè)物體發(fā)射紅外光點(diǎn)陣；

紅外光接收器2302，用于接收待測(cè)物體返回的紅外光點(diǎn)陣；

第二獲取單元2303，用于獲取返回的紅外光點(diǎn)陣的光強(qiáng)信息；

第一轉(zhuǎn)換單元2304，用于將光強(qiáng)信息轉(zhuǎn)化為與待測(cè)物體景深相對(duì)應(yīng)的灰度值；

制圖單元2305，用于根據(jù)灰度值得到待測(cè)物體的灰度景深圖。

進(jìn)一步地，第二測(cè)距模塊230還包括：

定位單元2306，用于從灰度景深圖中定位參照點(diǎn)的位置；

第三獲取單元2307，用于獲取參照點(diǎn)處的灰度值，得到標(biāo)準(zhǔn)灰度值；

隨機(jī)選取單元2308，用于選取灰度景深圖中任一點(diǎn)a，獲取任一點(diǎn)a的灰度值；

第二計(jì)算單元2309，用于根據(jù)任一點(diǎn)a的灰度值和標(biāo)準(zhǔn)灰度值得到任一點(diǎn)a與參照點(diǎn)的灰度差；

第二轉(zhuǎn)換單元2310，用于將灰度差轉(zhuǎn)換為深度差；

第三計(jì)算單元2311，用于根據(jù)深度差與參照距離得到任一點(diǎn)a與混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備之間的距離。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為了描述的方便和簡潔，上述描述的裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)過程，在此不再贅述。

在本申請(qǐng)所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)和方法，可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。例如，以上所描述的系統(tǒng)實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，模塊的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，例如多個(gè)模塊或單元可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另外，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口、裝置或單元的間接耦合或通信連接，也可以是電的，機(jī)械的或其它的形式連接。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，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、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。