增強及虛擬現實的光場光源定向法及前端設備的制作方法

本發明涉及計算機仿真技術領域，具體是指增強及虛擬現實的光場光源定向法及系統。

背景技術：

現階段增強現實沒有直接將虛擬物體和現實環境的光場交互并做出相應的調整達到物體的真實度，這包括物體的影子變化，物體表面的融合度。只有通過硬件感光器或GPS和位置數據兩種方式與現實環境進行交互。現階段的增強現實缺點：

前期虛擬物體的3D數據采集要求極高，需處理的數據過大,造成反應速度慢。用戶的設備如：AR頭盔，移動端設備硬件需求高，成本高。內容制作復雜，條件限制多，效率低。依賴硬件解決方案，提高設備配置，造成設備過大，用戶體驗差。

技術實現要素：

本發明的主要目的是提供一種增強及虛擬現實的光場光源定向法及前端設備,能夠搜集周圍環境因素諸如光源方向，使電腦合成的物體投射到現實環境中具有與現實一致的陰影，使得增強現實環境更具真實性，還原物體的真實效果。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發明提供一種增強及虛擬現實的光場光源定向法，其特征在于，包括步驟：

A.識別目標標記，具體為：通過前端設備采集圖像數據，并識別所述采集圖像數據，

B.追蹤目標標記；具體為：前端設備追蹤該圖像數據中某個物體的位置；得到某個物體的表面形狀和特征，通過算法綁定和引擎匹配聯建，鎖定該某個物體像素色盤；

C.解析某個物體上的像素色盤；具體為：采集所述被鎖定的某個物體的像素色盤，解析并得到該像素色盤的數據值；

D.解析某個物體上的灰色地帶；具體為：前端設備解析某個物體的BLOB，根據該BLOB判斷該某個物體的灰色地帶的折射角度、長度和亮度，并根據該灰色地帶的折射角度、長度和亮度確定前端設備所在地的光源方向、前端設備與光源的之間距離和該光源的強弱；

E.將數據推送到虛擬物體的光場，具體為：根據某個物體的像素色盤的數據值、光源方向、前端設備與光源的之間距離、光源的強弱轉換為前端設備可識別的數據后推送到虛擬物體的光場里；

F、補償調整虛擬物體成像：通過某個物體的像素色盤的數據值、光源方向、前端設備與光源的之間距離、光源的強弱對虛擬物體和虛擬物體的影子進行調整，以使虛擬場景更加逼真和清晰。

優選地，所述像素色盤的數據值包括：色相－色彩的基本屬性、飽和度－色彩的純度取0-100％數值，明度和亮度取0-100％數值。

優選地，所述步驟D具體為：把該折射角度、長度和亮度換成前端能夠識別的代碼，根據折射角度的識別代碼中確定出前端設備所在地的光源方向，根據灰色地帶長度的識別代碼確定前端設備與光源的之間距離，根據灰色地帶亮度的識別代碼來確定該光源的強弱。

優選地，所述前端設備為手機或頭盔眼鏡。

優選地，通過某個物體的像素色盤的數據值、光源方向、前端設備與光源的之間距離、光源的強弱對虛擬物體調整亮度、色相和飽和度；以及根據光源方向、前端設備與光源的之間距離、光源的強弱調整虛擬物體影子的折射角度、長度和亮度；虛擬場景更加逼真和清晰。

本發明實施例還提供一種前端設備，其包括：

識別目標標記單元，用于采集圖像數據，并識別所述采集圖像數據，

追蹤目標標記單元；用于追蹤該圖像數據中某個物體的位置；得到某個物體的表面形狀和特征，通過算法綁定和引擎匹配聯建，鎖定該某個物體像素色盤；

像素色盤解析單元，用于采集所述被鎖定的某個物體的像素色盤，解析并得到該像素色盤的數據值；

灰色地帶解析單元，用于解析某個物體的BLOB，根據該BLOB判斷該某個物體的灰色地帶的折射角度、長度和亮度，并根據該灰色地帶的折射角度、長度和亮度確定前端設備所在地的光源方向、前端設備與光源的之間距離和該光源的強弱；

數據推送單元，用于根據某個物體的像素色盤的數據值、光源方向、前端設備與光源的之間距離、光源的強弱轉換為前端設備可識別的數據后推送到虛擬物體的光場里；

補償調整單元，用于通過某個物體的像素色盤的數據值、光源方向、前端設備與光源的之間距離、光源的強弱對虛擬物體和虛擬物體的影子進行調整，以使虛擬場景更加逼真和清晰。

優選地，所述灰色地帶解析單元，用于把該折射角度、長度和亮度換成前端能夠識別的代碼，根據折射角度的識別代碼中確定出前端設備所在地的光源方向，根據灰色地帶(影子)長度的識別代碼確定前端設備與光源的之間距離，根據灰色地帶亮度的識別代碼來確定該光源的強弱。

優選地，所述像素色盤的數據值包括：色相－色彩的基本屬性、飽和度－色彩的純度取0-100％數值，明度和亮度取0-100％數值。

優選地，所述所述補償單元，用于通過某個物體的像素色盤的數據值、光源方向、前端設備與光源的之間距離、光源的強弱對虛擬物體調整亮度、色相和飽和度；以及根據光源方向、前端設備與光源的之間距離、光源的強弱調整虛擬物體影子的折射角度、長度和亮度；虛擬場景更加逼真和清晰。

優選地，所述前端設備包括手機或頭盔眼鏡。

實施本發明的技術方案，具有以下有益效果：本發明提供的方法和設備,解決了前端數據采集硬件配置過高，數據傳輸設備成本，顯示端頭盔設備用戶體驗差。解決虛擬物體不能融合現實環境的光場問題，影子不能準確跟蹤，光線角度不明確，物體顯示漂浮隔空問題；以及顏色因為光場影響而造成嚴重色差問題；以及虛體物體只能局限為數字化影像、投射真實物體制作成本高的問題。通過對現實環境光源方向的偵測，使得虛擬增強環境投射出來的物體與現實陰影方向一致，反光折射角度，亮度調整，增加投射物體在現實環境中的真實性。在不需要強大的前端數據采集設備，復雜的前期制作和后期成本高的終端顯示硬件去完成虛擬物體的光場還原，可以實時把虛擬物體融合到現實環境的光場里，用戶的肉眼體驗更接近現實。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的方法流程圖；

圖2為本發明實施例提供的設備結構示意圖。

本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明實施例提供一種增強及虛擬現實的光場光源定向法,如圖1所示，包括步驟：

A.識別目標標記，具體為：通過前端設備采集圖像數據，并識別所述采集圖像數據，在本實施例中，更為具體的，所述前端設備為手機或頭盔眼鏡。

B.追蹤目標標記；具體為：前端設備追蹤該圖像數據中某個物體的位置，該某個物體為該圖像中的一個物體，如一副山水圖中的山上的一只鳥，或者一棵樹，就作為某一個物體，本實施例后面的描述內容均以該某一個物體為基礎；得到某個物體的表面形狀和特征，通過算法綁定和引擎匹配聯建，鎖定該某個物體像素色盤；

C.解析某個物體上的像素色盤；具體為：采集所述被鎖定的某個物體的像素色盤，解析并得到該像素色盤的數據值；在本實施例中，更為具體的，所述像素色盤的數據值包括：色相－色彩的基本屬性(H)、飽和度－色彩的純度取0-100％數值(S)，明度(V)和亮度(L)取0-100％數值。

D.解析某個物體上的灰色地帶；具體為：前端設備解析某個物體的BLOB(二進制大對象)，根據該BLOB判斷該某個物體的灰色地帶的折射角度、長度和亮度，并根據該灰色地帶的折射角度、長度和亮度確定前端設備所在地的光源方向、前端設備與光源的之間距離和該光源的強弱；在本述實施例中，更為具體的，所述步驟D具體為：把該折射角度、長度和亮度換成前端能夠識別的代碼，根據折射角度的識別代碼中確定出前端設備所在地的光源方向，根據灰色地帶(影子)長度的識別代碼確定前端設備與光源的之間距離，根據灰色地帶亮度的識別代碼來確定該光源的強弱。

E.將數據推送到虛擬物體的光場，具體為：根據某個物體的像素色盤的數據值、光源方向、前端設備與光源的之間距離、光源的強弱轉換為前端設備可識別的數據后推送到虛擬物體(該某個物體所要被投射的出來圖像)的光場里。

F、補償調整虛擬物體成像：通過某個物體的像素色盤的數據值、光源方向、前端設備與光源的之間距離、光源的強弱對虛擬物體和虛擬物體的影子進行調整，以使虛擬場景更加逼真和清晰。在本實施例中更為具體的，該步驟F為：通過某個物體的像素色盤的數據值、光源方向、前端設備與光源的之間距離、光源的強弱對虛擬物體調整亮度、色相和飽和度；以及根據光源方向、前端設備與光源的之間距離、光源的強弱調整虛擬物體影子的折射角度、長度和亮度；虛擬場景更加逼真和清晰。

上述實施例提供的方法解決了前端數據采集硬件配置過高，數據傳輸設備成本，顯示端頭盔設備用戶體驗差。解決虛擬物體不能融合現實環境的光場問題，影子不能準確跟蹤，光線角度不明確，物體顯示漂浮隔空問題；以及顏色因為光場影響而造成嚴重色差問題；以及虛體物體只能局限為數字化影像、投射真實物體制作成本高的問題。通過對現實環境光源方向的偵測，使得虛擬增強環境投射出來的物體與現實陰影方向一致，反光折射角度，亮度調整，增加投射物體在現實環境中的真實性。在不需要強大的前端數據采集設備，復雜的前期制作和后期成本高的終端顯示硬件去完成虛擬物體的光場還原，可以實時把虛擬物體融合到現實環境的光場里，用戶的肉眼體驗更接近現實。

本發明實施例還提供一種前端設備，如圖2所示，其包括：

識別目標標記單元，用于采集圖像數據，并識別所述采集圖像數據，

追蹤目標標記單元；用于追蹤該圖像數據中某個物體的位置；得到某個物體的表面形狀和特征，通過算法綁定和引擎匹配聯建，鎖定該某個物體像素色盤；

像素色盤解析單元，用于采集所述被鎖定的某個物體的像素色盤，解析并得到該像素色盤的數據值；

灰色地帶解析單元，用于解析某個物體的BLOB(二進制大對象)，根據該BLOB判斷該某個物體的灰色地帶的折射角度、長度和亮度，并根據該灰色地帶的折射角度、長度和亮度確定前端設備所在地的光源方向、前端設備與光源的之間距離和該光源的強弱；

數據推送單元，用于根據某個物體的像素色盤的數據值、光源方向、前端設備與光源的之間距離、光源的強弱轉換為前端設備可識別的數據后推送到虛擬物體(該某個物體所要被投射的出來圖像)的光場里；

補償調整單元，用于通過某個物體的像素色盤的數據值、光源方向、前端設備與光源的之間距離、光源的強弱對虛擬物體和虛擬物體的影子進行調整，以使虛擬場景更加逼真和清晰。

在上述實施例中，更為具體的，所述灰色地帶解析單元，用于把該折射角度、長度和亮度換成前端能夠識別的代碼，根據折射角度的識別代碼中確定出前端設備所在地的光源方向，根據灰色地帶(影子)長度的識別代碼確定前端設備與光源的之間距離，根據灰色地帶亮度的識別代碼來確定該光源的強弱。

在上述實施例中，更為具體的，所述像素色盤的數據值包括：色相－色彩的基本屬性(H)、飽和度－色彩的純度取0-100％數值(S)，明度(V)和亮度(L)取0-100％數值。

在上述實施例中，更為具體的，所述所述補償單元，用于通過某個物體的像素色盤的數據值、光源方向、前端設備與光源的之間距離、光源的強弱對虛擬物體調整亮度、色相和飽和度；以及根據光源方向、前端設備與光源的之間距離、光源的強弱調整虛擬物體影子的折射角度、長度和亮度；虛擬場景更加逼真和清晰。

在上述實施例中，更為具體的，所述前端設備包括手機或頭盔眼鏡。

上述實施例提供的設備解決了前端數據采集硬件配置過高，數據傳輸設備成本，顯示端頭盔設備用戶體驗差。解決虛擬物體不能融合現實環境的光場問題，影子不能準確跟蹤，光線角度不明確，物體顯示漂浮隔空問題；以及顏色因為光場影響而造成嚴重色差問題；以及虛體物體只能局限為數字化影像、投射真實物體制作成本高的問題。通過對現實環境光源方向的偵測，使得虛擬增強環境投射出來的物體與現實陰影方向一致，反光折射角度，亮度調整，增加投射物體在現實環境中的真實性。在不需要強大的前端數據采集設備，復雜的前期制作和后期成本高的終端顯示硬件去完成虛擬物體的光場還原，可以實時把虛擬物體融合到現實環境的光場里，用戶的肉眼體驗更接近現實。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。