CN104731338B - 一种基于封闭式的增强虚拟现实系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于封闭式的增强虚拟现实系统，其特征在于，所述系统包括第一处理单元(101)、融合单元(102)、数据单元(103)、显示单元(104)、第一开关(105)、第二开关(106)以及实景摄像头(107)。本发明还提供了对应的方法。实施本发明的基于封闭式的增强虚拟现实系统及方法，通过控制获取真实场景和虚拟场景，根据获取的情况，处理单元作相应的处理，从而实现增强现实和虚拟现实功能的整合，将获取到的真实场景融合到虚拟场景中，由于是封闭式的增强现实，外界干扰较少，并且可以全视角显示，信息量大，使得了解信息方便。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟现实系统生成技术领域，更具体地说，涉及一种基于封闭式的增强虚拟现实系统及方法。
背景技术
增强现实技术(Augmented Reality，AR)是通过电脑技术将虚拟的信息应用到真实世界，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。增强现实提供了生成一种逼真的视、听、力、触和动等感觉的虚拟环境，不同于人类可以感知的信息。它不仅展现了真实世界的信息，而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。增强现实借助计算机图形技术和可视化技术产生现实环境中不存在的虚拟对象，并通过传感技术将虚拟对象有机融入真实环境中，借助显示设备将虚拟对象与真实环境融为一体，实现用户和环境直接进行自然交互。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其它客观限制，感受到在真实世界中无法亲身经历的体验。因此，AR具有三个基本要素，即现实与虚拟的结合、实时互动和三维定位。
目前实现AR的装置主要包括开放式的增强现实和全封闭式虚拟现实，如Googleglass(谷歌眼镜)是一种开放式的增强现实，其仅单独具有增强现实功能，而且视角有限，全程都受到真实背景的干扰；Oculus(VR眼镜)为全封闭式虚拟现实，其利用计算机等处理器将处理好的虚拟现实的影像，仅单独具有虚拟现实功能，不能基于真实背景进行视觉信息的叠加。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有的AR装置易受真实背景的干扰或者不能与真实背景进行结合，提供一种基于封闭式的增强虚拟现实系统及方法。
本发明解决上述问题的技术方案是提供了一种基于封闭式的增强虚拟现实系统，其特征在于，所述系统包括第一处理单元、融合单元、数据单元、显示单元、第一开关、第二开关以及实景摄像头，其中：
所述实景摄像头用于拍摄真实场景；
所述第一处理单元的输入端与所述第一开关的一端连接，用于对所述真实场景进行识别和处理，并提取特征图像；
所述第一开关用于控制所述真实场景发送至所述第一处理单元，所述第一开关的另一端通过接口电路与所述实景摄像头连接；
所述第二开关用于控制虚拟场景发送至所述融合单元；
所述融合单元的第一输入端与所述第一处理单元的输出端连接、第二输入端与所述第二开关的一端连接，所述融合单元通过接口电路与所述显示单元连接，用于将所述特征图像和所述虚拟场景进行融合，得到融合后的虚拟场景；
所述显示单元用于将所述融合后的虚拟场景进行显示。
在上述的基于封闭式的增强虚拟现实系统中，所述系统还包括与所述融合单元连接的数据单元，所述融合单元在所述数据单元中自动调用和匹配所述特征图像，得到现实信息，并将该现实信息融合在所述虚拟场景上，得到所述融合后的虚拟场景。
在上述的基于封闭式的增强虚拟现实系统中，所述数据单元存储所述融合后的虚拟场景。
在上述的基于封闭式的增强虚拟现实系统中，所述系统还包括光源，用于补偿自然光线不足对真实场景的影响。
在上述的基于封闭式的增强虚拟现实系统中，所述系统还包括相互连接的视力测试单元和第二处理单元，其中，所述视力测试单元用于测试使用者的视力；所述第二处理单元的输入端与所述融合单元连接、输出端与所述显示单元连接，用于根据使用者的视力情况，对所述融合后的虚拟场景进行处理，以满足不同视力情况的使用者的需求。
本发明还提供了一种基于封闭式的增强虚拟现实方法，应用于上述的基于封闭式的增强虚拟现实系统，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、控制第一开关和第二开关闭合；
S2、通过实景摄像头获取真实场景，并将该真实场景发送至第一处理单元；
S3、所述第一处理单元接收该真实场景，并对该真实场景进行识别和处理，提取特征图像；
S4、融合单元将特征图像和虚拟场景进行融合，得到融合后的虚拟场景；
S5、将所述融合后的虚拟场景进行显示。
在上述的基于封闭式的增强虚拟现实方法中，所述步骤S4包括以下步骤：
所述融合单元接收所述虚拟场景和所述特征图像；
在数据单元中自动调用和匹配所述特征图像，得到现实信息；
将该现实信息融合在所述虚拟场景上，得到所述融合后的虚拟场景。
在上述的基于封闭式的增强虚拟现实方法中，所述步骤S4还包括：
将所述融合后的虚拟场景存储至所述数据单元。
在上述的基于封闭式的增强虚拟现实方法中，在步骤S1之前还包括：
开启光源，以补偿自然光线不足对真实场景的影响。
在上述的基于封闭式的增强虚拟现实方法中，步骤S4还包括：
根据使用者的视力情况，对所述融合后的虚拟场景进行处理，以满足不同视力情况的使用者的需求。
实施本发明的基于封闭式的增强虚拟现实系统及方法，通过控制获取真实场景和虚拟场景，根据获取的情况，处理单元作相应的处理，从而实现增强现实和虚拟现实功能的整合，将获取到的真实场景融合到虚拟场景中，由于是封闭式的增强现实，外界干扰较少，并且可以全视角显示，信息量大，使得了解信息方便。同时，本发明还根据使用者的视力情况，对在显示单元进行显示的场景进行相应处理。
附图说明
图1是本发明一实施例的基于封闭式的增强虚拟现实系统的结构示意图。
图2是本发明另一较佳实施例的基于封闭式的增强虚拟现实系统的结构示意图。
图3是本发明一实施例的基于封闭式的增强虚拟现实方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，是本发明一实施例的基于封闭式的增强虚拟现实系统的结构示意图。所述系统包括：第一处理单元101、融合单元102、数据单元103、显示单元104、第一开关105、第二开关106以及实景摄像头107，其中：
实景摄像头107用于拍摄真实场景，该实景摄像头107可安装在本系统的主体上，能360度旋转拍摄；
第一处理单元101的输入端与第一开关105的一端连接，用于对实景摄像头107拍摄的真实场景进行识别和处理，提取特征图像；
第一开关105的另一端通过接口电路与实景摄像头107连接，用于控制实景摄像头107拍摄的真实场景发送至第一处理单元101；
第二开关106用于控制虚拟场景发送至融合单元102；
融合单元102的第一输入端与第一处理单元101的输出端连接、融合单元102的第二输入端与第二开关106的一端连接，数据单元103与融合单元102连接，融合单元102通过接口电路与显示单元104连接，用于在数据单元103中自动调用和匹配处理单元101处理后的特征图像，得到现实信息，将现实信息融合在虚拟场景上，并将融合后的虚拟场景存储至数据单元103；
显示单元104用于将融合后的虚拟场景进行显示，显示单元104可以是LED显示屏。
在本实施例中，第二开关106的另一端通过接口电路与获取虚拟场景图像的装置连接，其中，获取虚拟场景图像的装置包括计算机，其属于现有技术，在此不再赘述。
所述系统还包括光源(图中未示出)，用于补偿自然光线不足对真实场景的影响。
如图2所示，是本发明另一较佳实施例的基于封闭式的增强虚拟现实系统的结构示意图。本实施例与上述实施例的区别在于：所述系统还包括视力测试单元108和第二处理单元109，其中，视力测试单元与第二处理单元相互连接，视力测试单元用于测试使用者的视力；第二处理单元的输入端与融合单元连接、输出端与显示单元连接，用于根据使用者的视力情况，对融合后的虚拟场景进行处理，以满足不同视力情况的使用者的需求。其他内容与上一实施例相同，为节省篇幅，在此不再赘述。
下面将详细说明本实施例的基于封闭式的增强虚拟现实系统的不同工作状态：
在第一开关105处于闭合状态，且第二开关106处于闭合状态时，第一处理单元101接收实景摄像头107拍摄的真实场景图像，并对该真实场景图像进行识别和处理、提取特征图像，将特征图像发送至融合单元102中；融合单元102接收第一处理单元101处理后的特征图像和虚拟场景图像，在数据单元103中自动调用和匹配第一处理单元101处理后的特征图像，得到现实信息，将现实信息融合在虚拟场景图像上，并将融合的虚拟场景图像存储至数据单元103；融合单元102将融合的虚拟场景图像在显示单元104上进行增强虚拟现实的显示，实现人机交互，从而实现增强现实和虚拟现实功能的整合。
在此工作状态时，由于是封闭式的增强现实，则外界干扰较少，并且可以全视角显示，信息量大，使得了解信息方便。
在第一开关105处于闭合状态，且第二开关106处于断开状态时，第一处理单元101接收实景摄像头107拍摄的真实场景图像，并对该真实场景图像进行识别和处理、提取特征图像，将特征图像发送至融合单元102中；融合单元102接收第一处理单元101处理后的特征图像，将第一处理单元101处理后的特征图像叠加在数据单元103中的虚拟场景上，并将叠加后的场景在显示单元104上进行增强现实的显示，实现人机交互，从而具有纯增强现实功能。
在第一开关105处于断开状态，且第二开关106处于闭合状态时，处理单元101不工作，融合单元102的第一输入端无输入，融合单元102接收虚拟场景，将虚拟场景存储至数据单元，将该虚拟场景在显示单元104上进行增强现实的显示，实现人机交互，从而具有纯虚拟现实功能。
在本实施例中，第一开关105和第二开关106可以通过手动调节，也可以通过智能控制。
如图3所示，是本发明一实施例的基于封闭式的增强虚拟现实方法的流程图。该方法包括以下步骤：
S301、控制第一开关105和第二开关106闭合；
S302、通过实景摄像头107获取真实场景，并将真实场景发送至第一处理单元101；
S303、第一处理单元101接收该真实场景，并对该真实场景进行识别和处理，提取特征图像；
S304、融合单元102将特征图像和虚拟场景进行融合，得到融合后的虚拟场景；
在此步骤中，具体包括以下步骤：
融合单元102接收虚拟场景和第一处理单元101处理后的特征图像；
在数据单元103中自动调用和匹配特征图像，得到现实信息；
将现实信息融合在虚拟场景上，得到融合后的虚拟场景。
在本实施例中，步骤S304还包括将融合的虚拟场景存储至数据单元103。
S305、融合单元102将融合后的虚拟场景在显示单元104上进行增强虚拟现实的显示。
在本实施例中，在步骤S301之前还包括：
开启光源，以补偿自然光线不足对真实场景信息的影响。
在本发明的另一较佳实施例中，步骤S304还包括：
根据使用者的视力情况，对融合后的图像进行处理，以满足不同视力情况的使用者的需求。
在本实施例中，根据第一开关和第二开关的状态，该方法包括以下步骤：
控制第一开关105闭合和第二开关106断开；
第一处理单元101接收实景摄像头107拍摄的真实场景，并对该真实场景进行识别和处理、提取特征图像，将处理后的特征图像发送至融合单元102中；
融合单元102接收第一处理单元101处理后的特征图像，将第一处理单元101处理后的特征图像叠加在数据单元中的虚拟场景上；
将叠加后的场景在显示单元104上进行增强现实的显示。
通过上述步骤，实现人机交互，从而具有纯增强现实功能。
在本实施例中，根据第一开关和第二开关的状态，该方法包括以下步骤：
控制第一开关105断开和第二开关106闭合；
融合单元102接收虚拟场景，将虚拟场景存储至数据单元；
将该虚拟场景在显示单元104上进行增强现实的显示。
通过上述步骤，实现人机交互，从而具有纯虚拟现实功能。
综述，本发明的基于封闭式的增强虚拟现实系统及方法，通过控制获取真实场景和虚拟场景，根据获取的情况，处理单元作相应的处理，从而实现增强现实和虚拟现实功能的整合，将获取到的真实场景融合到虚拟场景中，由于是封闭式的增强现实，外界干扰较少，并且可以全视角显示，信息量大，使得了解信息方便。同时，本发明还根据使用者的视力情况，对在显示单元进行显示的场景进行相应处理。另外，本发明还兼具纯增强现实和纯虚拟现实功能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种基于封闭式的增强虚拟现实系统，其特征在于，所述系统包括第一处理单元(101)、融合单元(102)、数据单元(103)、显示单元(104)、第一开关(105)、第二开关(106)以及实景摄像头(107)，其中：
所述实景摄像头(107)用于拍摄真实场景；
所述第一处理单元(101)的输入端与所述第一开关(105)的一端连接，用于对所述真实场景进行识别和处理，并提取特征图像；
所述第一开关(105)用于控制所述真实场景发送至所述第一处理单元(101)，所述第一开关的另一端通过接口电路与所述实景摄像头(107)连接；
所述第二开关(106)用于控制虚拟场景发送至所述融合单元(102)；
所述融合单元(102)的第一输入端与所述第一处理单元(101)的输出端连接、第二输入端与所述第二开关(106)的一端连接，所述融合单元(102)通过接口电路与所述显示单元(104)连接，用于将所述特征图像和所述虚拟场景进行融合，得到融合后的虚拟场景；
所述显示单元(104)用于将所述融合后的虚拟场景进行显示；
所述系统还包括相互连接的视力测试单元(108)和第二处理单元(109)，其中，所述视力测试单元用于测试使用者的视力；所述第二处理单元的输入端与所述融合单元连接、输出端与所述显示单元连接，用于根据使用者的视力情况，对所述融合后的虚拟场景进行处理，以满足不同视力情况的使用者的需求。
2.根据权利要求1中所述的基于封闭式的增强虚拟现实系统，其特征在于，所述系统还包括与所述融合单元连接的数据单元(103)，所述融合单元在所述数据单元中自动调用和匹配所述特征图像，得到现实信息，并将该现实信息融合在所述虚拟场景上，得到所述融合后的虚拟场景。
3.根据权利要求2中所述的基于封闭式的增强虚拟现实系统，其特征在于，所述数据单元存储所述融合后的虚拟场景。
4.根据权利要求3中所述的基于封闭式的增强虚拟现实系统，其特征在于，所述系统还包括光源，用于补偿自然光线不足对真实场景的影响。
5.一种基于封闭式的增强虚拟现实方法，应用于如权利要求1中所述的基于封闭式的增强虚拟现实系统，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、控制第一开关和第二开关闭合；
S2、通过实景摄像头获取真实场景，并将该真实场景发送至第一处理单元；
S3、所述第一处理单元接收该真实场景，并对该真实场景进行识别和处理，提取特征图像；
S4、融合单元将特征图像和虚拟场景进行融合，得到融合后的虚拟场景；
S5、将所述融合后的虚拟场景进行显示；
其中，步骤S4还包括：
根据使用者的视力情况，对所述融合后的虚拟场景进行处理，以满足不同视力情况的使用者的需求。
6.根据权利要求5中所述的基于封闭式的增强虚拟现实方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下步骤：
所述融合单元接收所述虚拟场景和所述特征图像；
在数据单元中自动调用和匹配所述特征图像，得到现实信息；
将该现实信息融合在所述虚拟场景上，得到所述融合后的虚拟场景。
7.根据权利要求6中所述的基于封闭式的增强虚拟现实方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：
将所述融合后的虚拟场景存储至所述数据单元。
8.根据权利要求7中所述的基于封闭式的增强虚拟现实方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括：
开启光源，以补偿自然光线不足对真实场景的影响。
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