CN104898954A - 一种基于增强现实技术的互动阅览方法 - Google Patents

Abstract

一种基于增强现实技术的互动阅览方法，包括如下步骤：步骤一、分析被识别物体特征，即：分析被识别物体的主要特征和次要特征，并对两者的结合度进行评估，分为：可分离、可区分、不可区分三种；步骤二、设计被识别物体特征，在步骤一的基础上，应用不同策略；步骤三、制作被识别物体；步骤四、将被识别物体主要特征录入系统数据库；步骤五、设计被识别物体互动参数的采集和运算方法，根据需要采用不同的算法；步骤六、设计反馈信息，包括反馈信息与互动参数的对应关系和反馈信息的呈现方法；步骤七、生成发布系统。该方法深化了AR技术虚拟世界和现实环境的联系，拓展了两者的互动渠道和方法，进而使得AR产品的可玩性和适用领域得到了拓展。

Description

一种基于增强现实技术的互动阅览方法

技术领域

    本发明涉及一种通过电子设备对图像实现阅览、互动的方法，属于计算机应用技术领域，可应用于教育、设计、出版业。

背景技术

增强现实技术（Augmented Reality，下简称AR技术），是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。

AR技术概念的提出最早是在上世纪九十年代初，受当时硬件设备性能的限制而未有较好的发展。目前随着各种数码设备运算能力的提升，AR技术开始逐渐应用于多个领域，其实现原理主要如下：

（1）事先将识别信息和反馈信息录入系统；

（2）通过数码设备的摄像头（摄影机）获取待识别物体的图像；

（3）将获取的图像与数据库中的识别信息进行比对，调用对应的反馈信息；

（4）根据被识别物体的位置与角度，将反馈信息显示在程序指定的位置，使得虚拟的反馈信息与现实的被识别物体结合；

（5）持续跟踪被识别物体的运动，实时刷新反馈信息的显示位置。

总的来说，目前的AR技术是事先做好的系统，而被识别物体仅作为一个单向持续的激活信号使用，用户自主性仅体现在改变摄像头（摄影机）与被识别物体的相对位置，用户无法对反馈信息进行自主改变，系统互动性不强。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的是针对原有AR技术存在的问题，提出一种新的阅览、互动方法。该方法通过将实时获取的被识别物体信息转换为反馈信息的一部分，从而使得用户可以通过自主改变被识别物体的信息来改变系统显示的虚拟信息，提高系统的互动性和可玩性。其技术方案如下：

一种基于增强现实技术的互动阅览方法，包括如下步骤：

步骤一、分析被识别物体特征，即：分析被识别物体的主要特征和次要特征，并对两者的结合度进行评估，分为：可分离、可区分、不可区分三种；

步骤二、设计被识别物体特征，在步骤一的基础上，应用不同策略；

步骤三、制作被识别物体；

步骤四、将被识别物体主要特征录入系统数据库；

步骤五、设计被识别物体互动参数的采集和运算方法，根据需要采用不同的算法；

步骤六、设计反馈信息，包括反馈信息与互动参数的对应关系和反馈信息的呈现方法；

步骤七、生成发布系统。

进一步的，步骤二中，若主要特征与次要特征可分离的，将二者分离；若主要特征与次要特征不可分离但比较容易区别的，强化主要特征，弱化次要特征；若主要特征与次要特征不容易区别的，将放弃原有主要特征，重新制作主要特征。

进一步的，步骤五中可采用如下算法：截取图像的规定部分作为模型贴图使用；将规定范围内所有像素点的RGB值记录并计算，得出此范围内色彩、图案的关键词作为互动参数；识别规定范围内的文字作为互动参数。

进一步的，步骤六中呈现方法包括但不限于三维模型、贴图、动画、特效、音频、视频。

一种基于增强现实技术的互动阅览装置，包括如下结构：

物体图像采集模块，通过设备的摄像头、摄影机等拍摄被识别物体，所获得的图像会同时记录下对象的主要特征和次要特征；

主要特征识别模块，将数据库中所记录的主要特征信息与物体图像采集模块获得的图像进行比对，找出与对象主要特征匹配的数据页；把找出的数据页上记录的互动参数采集算法和物体图像采集模块获得的图像一同发给互动参数采集模块；把获得图像有效区域的大小和透视情况发给反馈信息计算模块；

互动参数采集模块，根据主要特征识别模块发来的数据，从获得的图像中提取互动参数，将提取的互动参数发给反馈信息计算模块；

反馈信息计算模块，根据主要特征识别模块发来的数据，计算出反馈信息中三维模型应出现的位置和角度；根据互动参数采集模块发来的数据，计算出其他反馈信息应展示的效果，包括三维模型、贴图、动画、特效、音频、视频等；将计算结果发给反馈信息展示模块；

反馈信息展示模块把反馈信息计算模块发来的结果展示在设备屏幕中。

该方法深化了AR技术虚拟世界和现实环境的联系，拓展了两者的互动渠道和方法，进而使得AR产品的可玩性和适用领域得到了拓展。

附图说明

    图1是本发明的基于增强现实技术的互动阅览方法的流程图；     图2是该方法应用的系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明基于增强现实技术的互动阅览方法，采用如下手段：

1．改进系统识别方法，增加容错性，达到：除必要的识别采样信息（下称主要特征）外，用户对被识别物体的其他特征（主要为色彩、花纹等不影响原图案形状的外观特征，下称次要特征）进行改变，不应造成系统识别的成功率有明显降低。

1.1当主要特征和次要特征可以分离时，将二者分离，使得次要特征对主要特征不产生影响，比如：在一个识别图案中，系统开发者规定用户只能改变其中一部分的图案，另外一部分用户不能改变，则可以选取用户不能改变的部分作为主要特征，其余部分作为次要特征。

1.2当主要特征和次要特征有交错融合，但可以进行区分时，强化主要特征信号，使次要特征的变化对主要特征的影响降低到最低限度，比如：在一个识别图案中，系统开发者规定用户可以改变所有图案的颜色，但不能改变图案的形状，则可以强化识别图案各个色块的边缘框线，并以此作为主要特征——在实际应用中，只要用户在改变图案颜色时，不要使相邻色块的颜色同时非常接近它们之间框线的颜色，就不会造成识别出错。

1.3当主要特征和次要特征有交错融合，且较难区分时，将全部现有特征作为次要特征使用，另外添加主要特征，比如：在一个识别图案中，系统开发者希望用户能对其进行尽可能地自主设计，则应在原图之上或者之外，增加不可更改的图案作为主要特征，其效果如1.1。

2．在获取被识别物体图像时，系统除了将获得图像的主要特征与识别信息比对，还要对获得图像的次要特征进行进一步的分析、统计或保存，从中提取关键参数，作为影响虚拟环境中反馈信息的变量（下称互动变量）。可有的方法如：

2.1截取获得图像的一部分作为互动变量；

2.2 在获得图像的特定区域采样分析各个像素点的RGB值，记录其分布情况，并根据需要给予不同的关键字作为互动变量，如：

i.根据颜色比重，可分为单色、双色、花色（三种以上）等；

ii.根据色彩RGB值计算色相、明度和纯度，可分为浅色、亮色、正色、灰色、暗色、深色等；

iii.根据不同色彩像素的分布连续性规律，可分为条纹、斑点等；

2.3在获得图像的特定区域识别文字作为互动变量。

3.当用户人为地改变被识别物体次要特征时，互动变量相应地改变，系统就会呈现不同的反馈信息效果（包括但不限于虚拟模型的形状、贴图、动作，系统呈现的音频、视频等），比如：被识别物是一张时装画，用户为画中人物的衣服画上自己设计的图案，系统中显示的三维模特的衣物将立即显示用户设计的图案，系统也会分析用户设计的图案，自动配上相应的环境特效和准确的解说词。

实施例

通过具体实例，可以把前面涉及的方法加入传统AR系统的设计开发与生产。其过程为图1所示：

步骤一、分析被识别物体特征，即：分析被识别物体的主要特征和次要特征，并对两者的结合度进行评估，分为：可分离、可区分、不可区分三种；

步骤二、设计被识别物体特征，在步骤一的基础上，应用不同策略：

主要特征与次要特征可分离的，将二者分离；

主要特征与次要特征不可分离但比较容易区别的，强化主要特征，弱化次要特征；

主要特征与次要特征不容易区别的，将放弃原有主要特征，重新制作主要特征；

步骤三、制作被识别物体；

步骤四、将被识别物体主要特征录入系统数据库；

步骤五、设计被识别物体互动参数的采集和运算方法，根据需要采用不同的算法：

可以截取图像的规定部分作为模型贴图使用；

可以将规定范围内所有像素点的RGB值记录并计算，得出此范围内色彩、图案的关键词作为互动参数；

可以识别规定范围内的文字作为互动参数等；

步骤六、设计反馈信息，包括反馈信息与互动参数的对应关系和反馈信息的呈现方法，包括但不限于三维模型、贴图、动画、特效、音频、视频等；

步骤七、生成发布系统。

最终生成的系统组成框架可以归纳为图2所示：

Part 01 物体图像采集模块

通过设备的摄像头、摄影机等拍摄被识别物体，所获得的图像会同时记录下对象的主要特征和次要特征；

Part 02 主要特征识别模块

将数据库中所记录的主要特征信息与Part 01获得的图像进行比对，找出与对象主要特征匹配的数据页；

把找出的数据页上记录的互动参数采集算法和Part 01获得的图像一同发给Part 03互动参数采集模块；

把获得图像有效区域的大小和透视情况发给Part 04反馈信息计算模块；

Part 03 互动参数采集模块

根据Part 02发来的数据，从获得的图像中提取互动参数；

将提取的互动参数发给Part 04反馈信息计算模块；

Part 04 反馈信息计算模块

根据Part 02发来的数据，计算出反馈信息中三维模型应出现的位置和角度；

根据Part 03发来的数据，计算出其他反馈信息应展示的效果，包括三维模型、贴图、动画、特效、音频、视频等；

将计算结果发给Part 05反馈信息展示模块；

Part 05 反馈信息展示模块

把Part 04发来的结果展示在设备屏幕中。

Claims (5)

1.一种基于增强现实技术的互动阅览方法，包括如下步骤：

步骤一、分析被识别物体特征，即：分析被识别物体的主要特征和次要特征，并对两者的结合度进行评估，分为：可分离、可区分、不可区分三种；

步骤二、设计被识别物体特征，在步骤一的基础上，应用不同策略；

步骤三、制作被识别物体；

步骤四、将被识别物体主要特征录入系统数据库；

步骤五、设计被识别物体互动参数的采集和运算方法，根据需要采用不同的算法；

步骤六、设计反馈信息，包括反馈信息与互动参数的对应关系和反馈信息的呈现方法；

步骤七、生成发布系统。

2.如权利要求1所述的基于增强现实技术的互动阅览方法，其特征在于：步骤二中，若主要特征与次要特征可分离的，将二者分离；若主要特征与次要特征不可分离但比较容易区别的，强化主要特征，弱化次要特征；若主要特征与次要特征不容易区别的，将放弃原有主要特征，重新制作主要特征。

3.如权利要求1所述的基于增强现实技术的互动阅览方法，其特征在于：步骤五中可采用如下算法：截取图像的规定部分作为模型贴图使用；将规定范围内所有像素点的RGB值记录并计算，得出此范围内色彩、图案的关键词作为互动参数；识别规定范围内的文字作为互动参数。

4.如权利要求1所述的基于增强现实技术的互动阅览方法，其特征在于：步骤六中呈现方法包括但不限于三维模型、贴图、动画、特效、音频、视频。

5.一种基于增强现实技术的互动阅览装置，包括如下结构：

物体图像采集模块，通过设备的摄像头、摄影机等拍摄被识别物体，所获得的图像会同时记录下对象的主要特征和次要特征；

主要特征识别模块，将数据库中所记录的主要特征信息与物体图像采集模块获得的图像进行比对，找出与对象主要特征匹配的数据页；把找出的数据页上记录的互动参数采集算法和物体图像采集模块获得的图像一同发给互动参数采集模块；把获得图像有效区域的大小和透视情况发给反馈信息计算模块；

互动参数采集模块，根据主要特征识别模块发来的数据，从获得的图像中提取互动参数，将提取的互动参数发给反馈信息计算模块；

反馈信息计算模块，根据主要特征识别模块发来的数据，计算出反馈信息中三维模型应出现的位置和角度；根据互动参数采集模块发来的数据，计算出其他反馈信息应展示的效果，包括三维模型、贴图、动画、特效、音频、视频等；将计算结果发给反馈信息展示模块；

反馈信息展示模块把反馈信息计算模块发来的结果展示在设备屏幕中。