CN108346183B - 一种用于ar基准定位的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于AR基准定位的方法及系统，该方法包括以下步骤：在“L”形LED显示屏上安装一个多点式红外标记点；通过多个红外摄像头定位所述多点式红外标记点的位置；在AR虚拟空间中预设一校准基点，与所述多点式红外标记点的位置相匹配。通过本发明的技术方案，系统初始化时将上述多点式红外标记点作为校准基点，在软件中预设一个校准基点与其匹配，启动软件时系统会自动获取基准点，免去每一次初始化定位的操作。
Description
技术领域
本发明涉及数据显示技术领域，具体涉及一种用于多台摄像机红外定位的基准点校准方法及系统。
背景技术
增强现实(Augmented Reality,AR)是虚拟现实(Virtual Reality,VR)的基础上发展起来的，AR是VR的技术延伸，同时两者又有着明显的界线与区别。VR是将计算机图形学、计算机仿真技术、人机交互技术、传感技术、人工智能、多媒体技术等综合集成，产生逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的三维虚拟环境，使用者可以自然地和虚拟环境中的客体进行交互，相互影响。与VR所要达到的完全沉浸在虚拟环境中的效果不同的是，AR的目标是将计算机生成的文本信息、图像、虚拟3D模型、视频或场景等实时准确的叠加到使用者所感知的真实景物上，实现虚拟场景和真实场景的有机融合。因此AR是虚拟环境与真实场景之间的一座桥梁，实现了对现实世界信息的增强，提高使用者对真实世界的感知能力。在AR中，使用者同样可以通过各种方式来与虚拟物体进行交互。AR技术不仅提供了一种更容易实现的虚拟现实的方法，更代表了下一代更易使用的人机界面的发展趋势。近年来，随着计算机性能的提高和图形学与视觉技术的发展，AR技术逐渐成为了国内外广大学者们研究的热点，其应用领域也越来越广泛，包括医疗、军事、工业、教育、娱乐、城市规划、旅游展览和可视化信息检索服务等。美国巴特尔研究所将AR技术列为二十一世界十大最具战略意义的技术之一。
红外动作捕捉是运动物体的关键部位设置跟踪器。意同：运动捕捉英文Motioncapture,简称Mocap。技术涉及尺寸测量、物理空间里物体的定位及方位测定等方面可以由计算机直接理解处理的数据。在运动物体的关键部位设置跟踪器，由Motion capture系统捕捉跟踪器位置，再经过计算机处理后得到三维空间坐标的数据。当数据被计算机识别后，可以应用在动画制作，步态分析，生物力学，人机工程等领域。
红外动作捕捉技术基于计算机视觉原理，其由多个高速相机从不同角度对运动目标进行拍摄，当目标的运动轨迹被多台摄像机获取后，通过后续程序的运算，便能在电脑中得到目标的轨迹信息，也就完成了动作的捕捉。
AR全景演播室中使用了红外动作捕捉系统作为物体定位方式，但在每一次移启动软件时都需要一个最佳视角的基准点作为空间定位的起始位置坐标，通常都会以其中一台摄像机作为参考坐标，这种方式需要这个摄像机在每一次启动时都要放在相同的位置，摄像机的平摇俯仰和其它方向参数都需要对应，这在实际使用中是无法达到的，摄像机移动后再放回到原位时其位置参数是不精准的，摄像机的各种参数无法达到百分百准确，所以在启动软件后，内容会有偏移，影响节目的录制质量和使用便捷性。我们使用了一个种更加精确快捷的方法来解决这个问题。
现有技术中，系统初始化时需要一个摄像机作为标记基准点，但使用的摄像机会经常移动，无法恢复到原来位置的精准的原始状态，影响系统的定位精准性。
发明内容
因此，把摄像机作为校准基点会影响定位的精准性。
红外光学定位技术这种技术的基本原理是通过在空间内安装多个红外发射摄像头，从而对整个空间进行覆盖拍摄，被定位的物体表面则安装了红外反光点，摄像头发出的红外光再经反光点反射，随后捕捉到这些经反射的红外光，配合多个摄像头工作再通过后续程序计算后便能得到被定位物体的空间坐标。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于AR基准定位的方法，该方法包括以下步骤：
1)在“L”形LED显示屏上安装一个多点式红外标记点；
2)通过多个红外摄像头定位所述多点式红外标记点的位置；
3)在AR虚拟空间中预设一校准基点，与所述多点式红外标记点的位置相匹配。
根据本发明的方法，优选的，所述“L”形LED显示屏包括一个地屏LED和一个或多个与地屏LED垂直的竖屏LED，所述多点式红外标记点安装在地屏LED的前端中间三角切片里。
根据本发明的方法，优选的，所述三角切片面板上方覆盖一块玻璃，校准基点面板与地屏LED为一体结构。
根据本发明的方法，优选的，所述红外摄像头的个数为6个。
根据本发明的方法，优选的，AR系统启动后，自动获取所述多点式红外标记点的位置坐标，映射到AR虚拟空间作为校准基点坐标。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于AR基准定位的系统，该系统包括：
“L”形LED显示屏，多个红外摄像头和多点式红外标记点构成的校准基点；
在“L”形LED显示屏上安装一个多点式红外标记点；
通过多个红外摄像头定位所述多点式红外标记点的位置；
在AR虚拟空间中预设一基准点，与所述多点式红外标记点的位置相匹配。
根据本发明的系统，优选的，所述“L”形LED显示屏包括一个地屏LED和一个或多个与地屏LED垂直的竖屏LED，所述多点式红外标记点安装在地屏LED的前端中间三角切片里。
根据本发明的系统，优选的，所述三角切片面板上方覆盖一块玻璃，校准基点面板与地屏LED为一体结构。
根据本发明的系统，优选的，所述红外摄像头的个数为6个。
根据本发明的系统，优选的，所述竖屏LED为小间距LED显示屏。
因此，对比使用摄像机本身作为红外定位校准基点，本发明拥有更高的稳定性和精准度。
附图说明
图1是本发明的AR基准定位流程图
图2是本发明的系统示意图
具体实施方式
<方法流程>
如图1，本发明公开了一种用于AR基准定位的方法，该方法包括以下步骤：
1)在“L”形LED显示屏上安装一个多点式红外标记点。
结合图2，所述“L”形LED显示屏包括一个地屏LED和一个或多个与地屏LED垂直的竖屏LED，所述多点式红外标记点安装在地屏LED的前端中间三角切片里。
所述三角切片面板上方覆盖一块玻璃，校准基点面板与地屏LED为一体结构。
在三角屏幕空间内放入作为基准点校准的五个红外反光标记球，使用橡胶底座固定在屏幕底部防止抖动和位移，放置好标记点后在上方盖上一块不反光玻璃作为保护，可以让人员在上面走动。
2)通过多个红外摄像头定位所述多点式红外标记点的位置。
在屏幕上方安装有6个P41的红外动捕摄像头，用于定位所述多点式红外标记点的位置。
3)在AR虚拟空间中预设一校准基点，与所述多点式红外标记点的位置相匹配。
AR系统启动后，自动获取所述多点式红外标记点的位置坐标，映射到AR虚拟空间作为校准基点坐标。
<系统架构>
本发明公开的系统包括六个红外摄像机，和一个多点式红外标记点，多点式红外标记点安装在地屏的前端中间三角切片里面，上面覆盖一块玻璃，保证人物可以在上面踩踏，校准基点面板与显示屏为一体结构，保证了位置的精度与稳定性，大大提升了系统的使用效率。在软件中预设一个校准基点与其匹配，启动软件时系统会自动获取基准点，免去每一次初始化定位的操作。
如图1，本发明公开了一种用于AR基准定位的系统，该系统包括：
“L”形LED显示屏，多个红外摄像头和多点式红外标记点构成的校准基点；
在“L”形LED显示屏上安装一个多点式红外标记点。
所述“L”形LED显示屏包括一个地屏LED和一个或多个与地屏LED垂直的竖屏LED，所述多点式红外标记点安装在地屏LED的前端中间三角切片里。
在三角屏幕空间内放入作为基准点校准的五个红外反光标记球，使用橡胶底座固定在屏幕底部防止抖动和位移，放置好标记点后在上方盖上一块不反光玻璃作为保护，可以让人员在上面走动。
通过多个红外摄像头定位所述多点式红外标记点的位置。
在屏幕上方安装有6个P41的红外动捕摄像头，用于定位所述多点式红外标记点的位置。
在AR虚拟空间中预设一基准点，与所述多点式红外标记点的位置相匹配。
所述竖屏LED为小间距LED显示屏。
<具体实施例>
本发明使用了测试环境整体造型采用“L”型LED屏的设计，两块背景屏采用为小间距LED屏。在屏幕上方安装有6个红外动捕摄像头，在系统地屏最前端空出一块三角屏幕空间，在三角屏幕空间内放入作为基准点校准的五个红外反光标记球，使用橡胶底座固定在屏幕底部防止抖动和位移，放置好标记点后在上方盖上一块不反光玻璃作为保护，可以让人员在上面走动。安装完成后就可以作为红外定位的基准点使用。
通过上述方法及系统，取得以下效果：
系统初始化时将上述多点式红外标记点作为校准基点，在软件中预设一个校准基点与其匹配，启动软件时系统会自动获取基准点，免去每一次初始化定位的操作。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式发送机或其他可编程数据发送终端设备的发送器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据发送终端设备的发送器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据发送终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据发送终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的发送，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的方案，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种用于AR基准定位的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)在“L”形LED显示屏上安装一个多点式红外标记点；
2)通过多个红外摄像头定位所述多点式红外标记点的位置；
3)在AR虚拟空间中预设一校准基点，与所述多点式红外标记点的位置相匹配；
所述“L”形LED显示屏包括一个地屏LED和一个或多个与地屏LED垂直的竖屏LED，所述多点式红外标记点安装在地屏LED的前端中间三角切片里；
在三角屏幕空间内放入作为基准点校准的五个红外反光标记球，使用橡胶底座固定在屏幕底部；放置好标记点后在上方盖上一块不反光玻璃；校准基点面板与地屏LED为一体结构。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述红外摄像头的个数为6
个。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，AR系统启动后，自动获取所述多点式红外标记点的位置坐标，映射到AR虚拟空间作为校准基点坐标。
4.一种用于AR基准定位的系统，其特征在于，该系统包括：
“L”形LED显示屏，多个红外摄像头和多点式红外标记点构成的校准基点；在“L”形LED显示屏上安装一个多点式红外标记点；
通过多个红外摄像头定位所述多点式红外标记点的位置；
在AR虚拟空间中预设一基准点，与所述多点式红外标记点的位置相匹配；
所述“L”形LED显示屏包括一个地屏LED和一个或多个与地屏LED垂直的竖屏LED，所述多点式红外标记点安装在地屏LED的前端中间三角切片里；
在三角屏幕空间内放入作为基准点校准的五个红外反光标记球，使用橡胶底座固定在屏幕底部；放置好标记点后在上方盖上一块不反光玻璃；校准基点面板与地屏LED为一体结构。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述红外摄像头的个数为6个。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述竖屏LED为小间距LED显示屏。
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