基于3d標(biāo)記的增強現(xiàn)實系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及一種基于3D標(biāo)記的增強現(xiàn)實系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]增強現(xiàn)實(Augmented Reality，簡稱AR)技術(shù)是在虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新興的人機交互技術(shù)，參見圖1，它借助于可視化技術(shù)，將虛擬現(xiàn)實信息應(yīng)用到現(xiàn)實世界，把不能直接在現(xiàn)實世界獲取的虛擬現(xiàn)實信息疊加到現(xiàn)實世界的畫面上，并使用戶可以與增強現(xiàn)實應(yīng)用進行互動，擴大了用戶對真實世界的感知。增強現(xiàn)實已經(jīng)在各種應(yīng)用中使用，如娛樂、視頻游戲、體育和手機應(yīng)用。
[0003]增強現(xiàn)實主要有如下幾種實現(xiàn)方式:
[0004]1)通過全球定位系統(tǒng)(GPS)、地磁傳感器和加速度傳感器來確定用戶終端的地理位置、朝向以及傾斜角度等，然后根據(jù)所確定的位置信息來獲取相關(guān)信息后疊加顯示。
[0005]2)預(yù)先保存標(biāo)記(marker)圖像的信息，然后通過圖像識別技術(shù)，在當(dāng)前圖像中查找并識別標(biāo)記圖像，然后在標(biāo)記圖像上疊加相關(guān)信息。
[0006]3)對攝影圖像進行解析，識別出風(fēng)景、物體和空間，然后疊加相關(guān)信息。
[0007]在所提及的實現(xiàn)方式之中，通過對標(biāo)記進行識別來實現(xiàn)信息疊加的技術(shù)被越來越廣泛地使用。這種實現(xiàn)方式能夠通過使用攝像機對真實圖像中的標(biāo)記進行識別來加入虛擬的3D物件，從而造成虛實結(jié)合的視覺效果。
[0008]然而，希望進一步加強虛擬實體同真實圖像的交互。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本申請?zhí)峁┝艘环N基于3D標(biāo)記的增強現(xiàn)實系統(tǒng)，能夠更好的實現(xiàn)虛實交互。
[0010]本申請的基于3D標(biāo)記的增強現(xiàn)實系統(tǒng)，包括增強現(xiàn)實裝置，所述增強現(xiàn)實裝置包括用于獲取現(xiàn)實對象以及附著于其上的增強現(xiàn)實3D標(biāo)記的圖像的圖像獲取單元、分析增強現(xiàn)實3D標(biāo)記的標(biāo)記分析單元、根據(jù)分析結(jié)果進行對應(yīng)增強現(xiàn)實處理的增強處理單元以及捕捉運動對象軌跡的運動捕捉引擎；所述標(biāo)記分析單元對獲取的增強現(xiàn)實3D標(biāo)記圖像進行分析，根據(jù)該圖像的預(yù)定圖像參數(shù)分析得到該增強現(xiàn)實標(biāo)記的3D特性，所述增強處理單元根據(jù)不同的3D特性執(zhí)行不同的增強現(xiàn)實處理。
[0011]在本申請的一種實施例中，所述增強現(xiàn)實3D標(biāo)記包括繪制在街道上的3D畫。
[0012]在本申請的一種實施例中，所述增強現(xiàn)實處理包括對現(xiàn)實對象添加特定信息、對現(xiàn)實對象的相關(guān)虛擬3D模型執(zhí)行預(yù)定操作。
[0013]在本申請的一種實施例中，所述預(yù)定圖像參數(shù)包括增強現(xiàn)實3D標(biāo)記圖像的顏色、明暗、形狀、特性圖案，所述3D特性包括該增強現(xiàn)實3D標(biāo)記被獲取的位置、方向。
[0014]在本申請的一種實施例中，所述增強處理單元還根據(jù)運動捕捉引擎獲取的特定對象的運動軌跡數(shù)據(jù)，控制該特定對象對應(yīng)的3D虛擬模型進行相對應(yīng)的運動。
[0015]在本申請的一種實施例中，所述3D虛擬模型基于3D軟件制作，并存儲于所述數(shù)據(jù)庫中，所述3D軟件包括Maya或3D Stud1 Max3D。
[0016]在本申請的一種實施例中，所述特定對象與3D虛擬模型的對應(yīng)關(guān)系基于用戶指定、隨機選擇、或者增強現(xiàn)實3D標(biāo)記的3D特性確定。
[0017]在本申請的一種實施例中，還包括系統(tǒng)服務(wù)器，系統(tǒng)服務(wù)器包括存儲增強現(xiàn)實數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，以及執(zhí)行各種系統(tǒng)相關(guān)操作的中央處理設(shè)備。
[0018]在本申請的一種實施例中，系統(tǒng)服務(wù)器支持通過無線或有線方式接入；無線或有線接入方式包括:WIFI/2G/3G/4G移動網(wǎng)絡(luò)接入方式，或者衛(wèi)星通信、無線廣播通信接入方式。
[0019]在本申請的一種實施例中，所述增強現(xiàn)實裝置包括:個人計算機(PC)，或者智能設(shè)備；個人計算機包括運行windows或OS X操作系統(tǒng)的臺式電腦或筆記本電腦；智能設(shè)備包括運行10S系統(tǒng)或Android系統(tǒng)的智能手機、平板電腦。
[0020]本申請的基于3D標(biāo)記的增強現(xiàn)實裝置，通過3D標(biāo)記的3D特性，可以提供更強的現(xiàn)實世界與虛擬環(huán)境的交互。
【附圖說明】
[0021]下面將結(jié)合附圖及實施例對本申請作進一步說明，附圖中:
[0022]圖1是增強現(xiàn)實的示例性照片；
[0023]圖2是3D標(biāo)記的不例性照片；
[0024]圖3是運動捕捉及控制的示例性照片；
[0025]圖4本申請實施例的增強現(xiàn)實系統(tǒng)的示例性結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0026]為了對本申請的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細說明本申請的【具體實施方式】。
[0027]如前所述，在增強現(xiàn)實技術(shù)中，可以通過對標(biāo)記進行識別來實現(xiàn)信息疊加。在本申請實施例中，采用3D標(biāo)記來作為增強現(xiàn)實識別標(biāo)記。3D標(biāo)記的一種示例可以是3D畫(3DPainting)，例如圖 2。
[0028]3D畫基于人眼觀察世界的特性，利用光學(xué)折射和透視原理而于平面畫中制造出視覺上的虛擬立體效果，可以使眼睛感觀上看到物體的上下、左右、前后三維關(guān)系，令參觀者有一種身臨其境的感覺。3D畫與普通畫種比較起來，主要在于它的透視原理與普通繪畫不同。正常的繪畫，畫面的透視安排沒有參照欣賞者本人站位的視點，它的畫面構(gòu)成只是以畫面本身的透視為依據(jù)，而3D畫則是參照了欣賞者的站位視點，整個畫面的構(gòu)成以人的視點為視覺原點，使得3D畫不僅僅是一幅畫，還成為一個真實的視覺空間，欣賞者可以融入到畫面當(dāng)中。站在最初設(shè)計的最佳視點使用相機進行觀看可以達到最佳的視覺效果。由此，可以利用3D畫作為增強現(xiàn)實的標(biāo)記，一方面，使得增強現(xiàn)實標(biāo)記更為醒目，在真實世界中具有更強的直觀性。另一方面，基于3D畫的標(biāo)記將可以承載更多的信息，從而在虛擬世界制造出更強的交互性。
[0029]本申請也集成有運動捕捉技術(shù)，藉由對運動對象(例如人體)的運動軌跡的捕捉，而將其相應(yīng)反映到虛擬世界中，從而使虛擬世界中的對應(yīng)模型與現(xiàn)實世界具有更強的互動性。利用傳感器系統(tǒng)，例如動作傳感器，可以采集動作軌跡數(shù)據(jù)等，從而確定一個或多個運動對象，例如人體所表現(xiàn)的特定運動軌跡。一個運動捕捉的示例參見圖3的美國電影阿凡達(Avatar)的示例?，F(xiàn)實演員的動作被捕捉，從而對應(yīng)的在電影模型人物上展現(xiàn)。
[0030]在申請中，將實現(xiàn)增強現(xiàn)實的裝置稱為增強現(xiàn)實(AR)裝置，該AR裝置可以為移動終端(例如，智能手機)的一部分，AR裝置可以拍攝與AR相關(guān)的標(biāo)記，例如，圖2所示的繪制與街道上的3D畫。在AR應(yīng)用中，通過例如移動終端配置的攝像頭檢測到真實場景中有具有AR標(biāo)記的目標(biāo)存在時，可以基于檢測到的AR標(biāo)記，在顯示的目標(biāo)區(qū)域疊加相關(guān)的虛擬內(nèi)容。
[0031 ] 基于3D畫的AR標(biāo)記，可以利用3D畫的3D特性，而容納更多的信息，在3D畫中，角度、顏色、明暗等等參數(shù)均可以承載不同的信息，從而于AR中制造出更多的交互。
[0032]例如，考慮圖2所示的3D畫示例標(biāo)記，可以藉此形成與一虛擬游戲世界的互動。游戲啟動后，當(dāng)檢測到上述3D畫示例標(biāo)記，一方面，可以展示顯示世界的街道實景，另一方面，可以基于3D畫示例標(biāo)記增強現(xiàn)實，例如，以上述3D畫形成游戲世界當(dāng)中的街道上呈現(xiàn)的異度空間入口。此外，如該3D畫示例標(biāo)記是被從右方檢測，基于此信息，異度空間入口可以相應(yīng)出現(xiàn)右方的天使作為游戲主角的同伴，可與主角一起進入異度空間冒險。
[0033]游戲主角可以由基于3D軟件，如Maya、3D Stud1 Max等制作出的3D模型擔(dān)當(dāng)，其可以作為現(xiàn)實人物，例如增強現(xiàn)實裝置用戶在虛擬世界的化身，如前所述，本申請的增強現(xiàn)實系統(tǒng)集成運動捕捉引擎，可以捕捉該用戶的運動軌跡，從而在虛擬世界上令對應(yīng)的虛擬化身進行對應(yīng)的動作。
[0034]如圖4所示，本申請的AR裝置10，包括用于獲取增強現(xiàn)實3D標(biāo)記圖像的圖像獲取單元11、分析3D標(biāo)記意義的標(biāo)記分析單元12、根據(jù)分析結(jié)果進行增強現(xiàn)實處理的增強處理單元13以及捕捉運動對象軌跡的運動捕捉引擎14。
[0035]圖像獲取單元11用于獲取