CN106774992A - 虚拟现实空间定位特征点识别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种虚拟现实空间定位特征点识别方法，包括以下步骤：确认虚拟现实头盔上的红外点光源全部熄灭，若所述红外点光源未全部熄灭，熄灭处于点亮状态的所述红外点光源；点亮所述虚拟现实头盔上的一个所述红外点光源，处理单元记录红外摄像头所拍摄的图像上的光斑点对应的所述红外点光源的ID；所述虚拟现实头盔保持上一帧时点亮的所述红外点光源处于点亮状态，并点亮一个新的红外点光源，所述处理单元确定红外摄像头所拍摄的图像上新增加的光斑点对应的所述红外点光源的ID。与现有技术相比，本发明通过逐次点亮红外点光源的方法对应寻找红外摄像头所拍摄的图像上光斑对应红外点光源ID的方法，提供了一种确定光斑ID的方法，准确且高效。

Description

虚拟现实空间定位特征点识别方法
技术领域
本发明涉及虚拟现实领域，更具体地说，涉及一种虚拟现实空间定位特征点识别方法。
背景技术
空间定位一般采用光学或超声波的模式进行定位和测算，通过建立模型来推导待测物体的空间位置。一般的虚拟现实空间定位系统采用红外点和光感摄像头接收的方式来确定物体的空间位置，红外点在近眼显示装置的前端，在定位时，光感摄像头捕捉红外点的位置进而推算出使用者的物理坐标。如果知道至少三个光源和投影的对应关系，再调用PnP算法就可得到头盔的空间定位位置，而实现这一过程的关键就是确定投影对应的光源ID(Identity，序列号)。目前的虚拟现实空间定位在确定投影对应光源ID时常常存在对应不准确和对应时间过长的缺点，影响了定位的准确性和效率。
发明内容
为了解决当前虚拟现实空间定位方法确定投影ID(Identity，序列号)的准确性和效率不高的缺陷，本发明提供一种确定投影ID准确性和效率较高的虚拟现实空间定位特征点识别方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种虚拟现实空间定位特征点识别方法，包括以下步骤：
S1：确认虚拟现实头盔上的红外点光源全部熄灭，若所述红外点光源未全部熄灭，熄灭处于点亮状态的所述红外点光源；
S2：点亮所述虚拟现实头盔上的一个所述红外点光源，处理单元记录红外摄像头所拍摄的图像上的光斑点对应的所述红外点光源的ID；
S3：所述虚拟现实头盔保持上一帧时点亮的所述红外点光源处于点亮状态，并点亮一个新的红外点光源，所述处理单元确定红外摄像头所拍摄的图像上新增加的光斑点对应的所述红外点光源的ID；
S4：重复S3，直至所有所述红外点光源被点亮并且所述处理单元确定所述红外摄像头所拍摄的图像上的所有光斑点对应的所述红外点光源的ID。
优选地，当所述虚拟现实头盔静止时，通过比较当前帧和上一帧的图像差别确定新增的光斑点对应的所述红外点光源的ID。
优选地，当所述虚拟现实头盔运动时，所述处理单元结合上一帧已知的历史信息对上一帧图像的光斑点做一个微小的平移使上一帧图像的光斑点与当前帧图像的光斑点产生对应关系，根据该对应关系和上一帧的历史信息判断当前帧图像上有对应关系的每个光斑点的对应ID。
优选地，当前帧图像上与上一帧图像上无对应关系的光斑点对应新点亮的所述红外点光源的ID。
优选地，在执行S2和S4的过程中，如果点亮的所述红外点光源的数量和图像上的光斑点数量不匹配，重新执行S1。
优选地，在定位过程中，如果图像上的光斑点数量不满足PnP算法需要的点的数量，重新执行S1。
与现有技术相比，本发明通过逐次点亮红外点光源的方法对应寻找红外摄像头所拍摄的图像上光斑对应红外点光源ID的方法，提供了一种确定光斑ID的方法，准确且高效。当虚拟现实头盔静止时，通过前后两帧图像的对比即可判断新增光斑对应的ID，当虚拟现实头盔运动时，通过添加位移的方式判断新增光斑及其对应ID，提供了虚拟现实头盔多种运动状态下的光斑ID的识别方法。通过对红外点光源数量和图像上的光斑点数量是否匹配和光斑点数量是否满足PnP算法需要的点的数量的监控，保证了定位的准确性，防止出现偏差。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明虚拟现实空间定位特征点识别方法虚拟现实头盔示意图；
图2是本发明虚拟现实空间定位特征点识别方法原理示意图；
图3是红外摄像头拍摄的红外点图像。
具体实施方式
为了解决当前虚拟现实空间定位方法确定投影ID的准确性和效率不高的缺陷，本发明提供一种确定投影ID准确性和效率较高的虚拟现实空间定位特征点识别方法。
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
图1——图2示出了本发明虚拟现实空间定位特征点识别方法的原理图。本发明虚拟现实空间定位特征点识别方法包括虚拟现实头盔10、红外摄像头20和处理单元30，红外摄像头20与处理单元30电性连接。虚拟现实头盔10包括前面板11，在虚拟现实头盔10的前面板11及上、下、左、右四个侧面板分布有多个的红外点光源13，多个红外点光源13可以通过虚拟现实头盔10的固件接口根据需要点亮或者关闭。
图3示出了红外摄像头拍摄的红外点图像，当虚拟现实头盔10的正面板11朝向红外摄像头(图未示)时，由于红外摄像头的带通特性，只有红外点光源能13在图像上形成光斑投影，其余部分皆形成均匀的背景图像。虚拟现实头盔10上的红外点光源13在图像上可以形成光斑点。
当ID识别开始时，虚拟现实头盔10处于初始状态，点亮虚拟现实头盔10上的一个红外点光源13，处理单元30根据图像上的光斑点记录点亮的红外点光源13与光斑点的对应关系，即记录红外摄像头所拍摄的图像上的光斑点对应的红外点光源13的ID。该过程完成后，虚拟现实头盔10保持上一帧时点亮的红外点光源13处于点亮状态，并点亮一个新的红外点光源13，这时在红外摄像头20拍摄的图像上能找到两个光斑点，处理单元30确定新增加的光斑点对应的红外点光源13的ID。该过程完成后，虚拟现实头盔10保持上一帧时点亮的红外点光源13处于点亮状态，并点亮一个新的红外点光源13，并用同样的方法确定图像上新增光斑点的ID，依照上述方法每一帧新增点亮一个红外点光源13，直到所有的红外点光源13都点亮，每一个光斑点成功对应点亮的红外点光源13的ID，ID识别过程结束。
在增加点亮红外点光源13的过程中，如果发生红外点光源13被遮挡，点亮的红外点光源13的数量和图像上的光斑点数量不匹配时，需要重新执行ID识别过程。同时，在ID识别过程结束后的定位过程中，如果发生红外点光源13被遮挡，图像上光斑点的数目不足以满足PnP算法需要的点的数目时，需要重新执行ID识别过程。
处理单元30确定新增加的光斑点对应的红外点光源13的ID的方法是：在虚拟现实头盔10初始状态下没有上一帧的对应关系时，或者上一帧数据丢失需要重新确定对应关系时，本发明在初始时仅点亮一个红外点光源13，这样在图像上也最多只有一个光斑点，这种情况下可以很容易确定对应关系。通过每次增加点亮一个新的红外点光源13，就可以在多个红外点光源13点亮时也能确定要求的对应关系。具体来说分两种情况，当虚拟现实头盔10静止时，通过比较当前帧和上一帧的图像差别即可确定新增的红外点光源13对应的光斑点，该光斑点的对应ID即为新增点亮的红外点光源13的ID。在虚拟现实头盔10运动时，由于每帧的采样时间足够小，一般采样时间为30ms，所以一般情况下上一帧的每个光斑点和当前帧上的除新增光斑点外的每个光斑点的位置差别很小，处理单元30结合上一帧已知的历史信息对上一帧图像的光斑点做一个微小的平移使上一帧图像的光斑点与当前帧图像的光斑点产生对应关系，根据该对应关系和上一帧的历史信息判断当前帧图像上有对应关系的每个光斑点的对应ID，同时，当前帧图像上与上一帧图像上无对应关系的光斑点对应新点亮的所述红外点光源的ID。
ID识别完成后，处理单元30再调用PnP算法就可得到头盔的空间定位位置，PnP算法属于现有技术，本发明不再赘述。
与现有技术相比，本发明通过逐次点亮红外点光源13的方法对应寻找红外摄像头20所拍摄的图像上光斑对应红外点光源13ID的方法，提供了一种确定光斑ID的方法，准确且高效。当虚拟现实头盔10静止时，通过前后两帧图像的对比即可判断新增光斑对应的ID，当虚拟现实头盔运动时，通过添加位移的方式判断新增光斑及其对应ID，提供了虚拟现实头盔10多种运动状态下的光斑ID的识别方法。通过对红外点光源13数量和图像上的光斑点数量是否匹配和光斑点数量是否满足PnP算法需要的点的数量的监控，保证了定位的准确性，防止出现偏差。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种虚拟现实空间定位特征点识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：确认虚拟现实头盔上的红外点光源全部熄灭，若所述红外点光源未全部熄灭，熄灭处于点亮状态的所述红外点光源；
S2：点亮所述虚拟现实头盔上的一个所述红外点光源，处理单元记录红外摄像头所拍摄的图像上的光斑点对应的所述红外点光源的ID；
S3：所述虚拟现实头盔保持上一帧时点亮的所述红外点光源处于点亮状态，并点亮一个新的红外点光源，所述处理单元确定红外摄像头所拍摄的图像上新增加的光斑点对应的所述红外点光源的ID；
S4：重复S3，直至所有所述红外点光源被点亮并且所述处理单元确定所述红外摄像头所拍摄的图像上的所有光斑点对应的所述红外点光源的ID。
2.根据权利要求1所述的虚拟现实空间定位特征点识别方法，其特征在于，当所述虚拟现实头盔静止时，通过比较当前帧和上一帧的图像差别确定新增的光斑点对应的所述红外点光源的ID。
3.根据权利要求2所述的虚拟现实空间定位特征点识别方法，其特征在于，当所述虚拟现实头盔运动时，所述处理单元结合上一帧已知的历史信息对上一帧图像的光斑点做一个微小的平移使上一帧图像的光斑点与当前帧图像的光斑点产生对应关系，根据该对应关系和上一帧的历史信息判断当前帧图像上有对应关系的每个光斑点的对应ID。
4.根据权利要求3所述的虚拟现实空间定位特征点识别方法，其特征在于，当前帧图像上与上一帧图像上无对应关系的光斑点对应新点亮的所述红外点光源的ID。
5.根据权利要求1所述的虚拟现实空间定位特征点识别方法，其特征在于，在执行S2和S4的过程中，如果点亮的所述红外点光源的数量和图像上的光斑点数量不匹配，重新执行S1。
6.根据权利要求1所述的虚拟现实空间定位特征点识别方法，其特征在于，在定位过程中，如果图像上的光斑点数量不满足PnP算法需要的点的数量，重新执行S1。
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