一種實現三維增強現實的方法技術

本發明專利技術要解決的問題是提供一種實現三維增強現實的方法，突破了傳統的增強現實二維碼讀取畫面數量少得瓶頸，通過兩次分別讀取標志物的圖形畫面像素和顏色信息，快速準確的建立虛實物體之間的映射關系；且標志物上的圖案美觀；且在任何光線條件下都能正常讀取標志物的信息；包括如下步驟：初始化多媒體設備、攝像裝置和相關的三維模型連接；通過攝像裝置獲得標志物的視頻幀，所述標志物為圖片或卡片，其上的圖案是全彩色的；對所述視頻幀進行讀取后檢索到三維模型數據庫中對應的虛擬的三維模型；對虛擬的三維模型和視頻幀的坐標軸進行定位；將檢索到的虛擬的三維模型調出與視頻幀進行合成，并輸出到顯示器進行顯示。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及三維建模及增強現實
，尤其涉及一種實現三維增強現實的方法。
技術介紹
增強現實技術，是一種綜合了圖像識別追蹤、運動捕捉、虛擬現實等計算機學科的技術，將虛擬三維模型動畫、視頻、文字、圖片等數字信息實時疊加顯示到真實場景中，并與現實物體或者使用者實現自然互動的創新的人機交互技術，廣泛應用于各個領域，比如用戶拿著一張彩色卡片，通過攝像頭的讀取，顯示器中呈現出與卡片上的圖案相對應的三維圖像和彩色圖片相融合的虛實結合呈現。 在現有技術中，攝像裝置讀取的二維圖像上的圖案包括二維可視化編碼和彩色圖案，傳統彩色圖案的增強現實模塊讀取圖片內容像素復雜，所以對程序和攝像頭識別負荷較大，基本只能實現單一圖片讀取，基本不可能完成多圖片運行，更不用說是大量圖片了。二維可視化編碼是類似于條形碼的一種編碼圖案，這種可視化編碼可作為標志物的唯一標識。計算機、手機和平板電腦等多媒體設備上的攝像頭都可以檢測到帶有二維可視化編碼的標志物。但是，上述二維碼讀取模式存在如下的缺陷二維碼在待識別的圖片或卡片上的位置設置和所占用的尺寸需要影響圖片或卡片的圖案畫面形象，特別是對于一些對圖案的美觀程度比較關注的標志物，例如游戲卡牌；增強現實技術依據二維碼簡單的像素圖形讀取，實現最基本的圖像識別，雖然該方式識別快速，但是，當要讀取的圖片數量大(一般200張左右)時，例如游戲卡牌，讀取如此量大的圖形，會導致讀取圖像混亂，反應遲鈍出錯，其出錯的原因二維碼是以像素為單位的點陣式圖像信息，陣列模式相對單一，采用的多位排列組合的方式對二維碼進行區分，這就對識別設備的識別能力有了較高的要求，另外由于例如卡牌本身尺寸的限制(8. 3x6. 3cm)，二維碼尺寸不宜過大，所以在攝像頭中遠距離識別的情況下就會產生混淆或者是無法讀取，此時二維碼不適于增強現實的開發應用；另外傳統二維碼采用的是黑白色識別，雖然這樣由于顏色值反差最大(白色R:255B:255G:255黑色R:0G:0B:0)在正常情況下識別速度快，但對印刷紙張和環境要求相對較高，如果在強光先影響下會改變顏色數值(高光下黑色的變化)，導致不能識別的問題。
技術實現思路
本專利技術要解決的問題是提供一種實現三維增強現實的方法，用于在識別大量的彩色圖片或卡片時，能快速、準確的建立虛實物體之間的映射關系。本專利技術的技術方案如下一種實現三維增強現實的方法，包括如下步驟A :初始化多媒體設備、其上連接的攝像裝置和相關的三維模型連接；B:通過攝像裝置獲得標志物的視頻幀，所述標志物為圖片或卡片，其上的圖案是全彩色的；C :對所述視頻幀進行讀取，得到彩色圖片或卡片相關信息，從而檢索到三維模型數據庫中對應的虛擬的三維模型，所述三維模型數據庫中的三維模型是利用三維建模技術、表面彩繪技術和貼圖技術完成的；D :對虛擬的三維模型和視頻幀的坐標軸進行定位；E :將檢索到的虛擬的三維模型調出與視頻幀進行合成，完成虛實結合，并輸出到顯示器進行顯示。·優選的，所述步驟C中對所述視頻幀進行讀取，包括二次讀取過程，第一次讀取彩色圖片或卡片上的圖形輪廓信息，完成初步檢索定位，第二次讀取彩色圖片或卡片上的圖形顏色信息，最終確認定位。優選的，所述步驟B中的標志物在印制前，其上的圖案經過如下的處理過程降低圖像尺寸以保證后臺調取數據速度快；對圖案進行主題內容提煉，去掉多余的線條；加強圖像的飽和度及對比度；模糊化圖像表面；對圖像的畫面進行像素化，以提高讀取速度。優選的，所述步驟B中彩色圖片或卡片上的圖案是全彩24萬色的，包括人物、場景和道具。優選的，所述三維模型包括與圖片或卡片上的人物、場景和道具相對應的三維人物模型、三維場景模型和三維道具模型，其中每個人物三維模型低于2000面，每個三維場景模型或三維道具模型低于1000面。優選的，所述第一次讀取彩色圖片或卡片上的圖形輪廓信息所利用的是多維梯度方法。本專利技術的有益效果在于突破了傳統的增強現實二維碼讀取畫面數量少得瓶頸，在增強現實技術中，通過兩次分別讀取標志物的圖形畫面像素和顏色信息，快速準確的建立虛實物體之間的映射關系；且標志物上的圖案美觀，沒有多余影響整個圖案布局的識別標志部分；且在任何光線條件下都能正常讀取標志物的信息。附圖說明圖I為本專利技術的流程圖；圖2為本專利技術一個卡牌實例去色后的效果圖；圖3為本專利技術一個卡牌實例進行輪廓提取后得到的線廓圖；圖4為本專利技術一個卡牌實例進行顏色識別時的效果圖；圖5為本專利技術一個卡牌實例進行兩次讀取后的重疊圖。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術的優選的具體實施方式做出簡要說明。如圖I所示，本專利技術實例應用在卡牌游戲領域，需要實現快速準確的識別大量的卡牌信息；一種實現三維增強現實的方法，包括如下步驟10 :初始化多媒體設備、其上連接的攝像裝置和相關的三維模型連接； 對多媒體設備進行優化，使攝像裝置在模糊的狀態下，依然可以快速的讀取標志物卡牌的坐標，通過初始化可以大量加載彩色圖像信息；在步驟10前面，本著先優化圖形后識別的理念，被識別的標志物卡牌在印制成紙牌之前，卡牌的圖案經過如下步驟的處理過程降低卡牌的圖像尺寸以保證后臺調取數據速度快；對卡牌進行畫面優化，對原畫進行主題內容提煉，去掉多余的線條；對卡牌顏色進行優化，加強圖像的飽和度及對比度；模糊化卡牌的圖像表面，旨在精確的模糊圖像，可以提高攝像頭模糊識別到清晰識別的區間度；對卡牌的畫面進行像素化，以提高讀取速度；最終得到的卡牌的圖像效果圖去色后如何2所示；20 :通過攝像裝置獲得標志物的視頻幀，所述標志物為200張圖案是全彩24萬色的，包括人物、場景和道具的卡牌；讀取卡牌的時候，卡牌可以放在卡帶里進行讀取，攝像頭在低像素的情況下，依然得到快速的讀取速度；30:對所述視頻幀進行讀取，得到卡牌的相關信息，從而檢索到三維模型數據庫中對應的虛擬的三維模型；其中，所述三維模型數據庫中包括利用三維繪圖技術、表面彩繪技術和貼圖技術完成與卡牌上的人物、場景或道具相對應的三維人物模型、三維場景模型和三維道具模型，采取了低精度模型和高精度繪制貼圖的方式，對模型的面數和定點數進行嚴格控制，其中每個人物三維模型低于2000面，每個三維場景模型或三維道具模型低于1000面，在保證三維模型美觀的條件下，對大限度的減少了數據庫占用內存的空間和大大提高了讀取的速率；因為由于攝像頭質量差異會出現個別誤差，導致讀取混亂或讀取疊加，對所述視頻幀進行讀取包括如下兩個步驟31第一步驟讀取視頻幀的圖案的線稿，通過線稿圖區，初步區分卡牌信息，確認讀取的為哪一張卡牌信息；具體為對視頻幀的圖案進行平滑和二值化處理，之后進行圖案邊緣的檢測和提取，得到卡牌上圖案的線條圖，具體是采用多維梯度方法中的高斯-拉普拉斯算子算法進行圖像邊緣檢測與提取；例如對圖2去色前的圖像進行上述步驟的處理得到例如圖3所示的線條圖；32第二步驟讀取視頻幀的圖形顏色信息，由于顏色讀取采用的是32萬廣色域讀取模式，所以即使在大量卡牌的讀取過程中也可以保證讀取的準確性；具體為將圖案的像素根據顏色進行分類，顏色分類常用的方法有線性色彩閾值法、最近鄰域法和閾值向量法；之后，將相鄰的同樣顏色的像素連成色塊，對色塊進行識別，根據顏色信息計算相似度的方法實現目標匹配；例如對圖2去色前的圖像進行顏色識別時的圖像如圖4所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種實現三維增強現實的方法，其特征在于：包括如下步驟：A：初始化多媒體設備、其上連接的攝像裝置和相關的三維模型連接；B：通過攝像裝置獲得標志物的視頻幀，所述標志物為圖片或卡片，其上的圖案是全彩色的；C：對所述視頻幀進行讀取，得到彩色圖片或卡片相關信息，從而檢索到三維模型數據庫中對應的虛擬的三維模型，所述三維模型數據庫中的三維模型是利用三維建模技術、表面彩繪技術和貼圖技術完成的；D：對虛擬的三維模型和視頻幀的坐標軸進行定位；E：將檢索到的虛擬的三維模型調出與視頻幀進行合成，完成虛實結合，并輸出到顯示器進行顯示。

【技術特征摘要】
1.一種實現三維增強現實的方法，其特征在于包括如下步驟 A :初始化多媒體設備、其上連接的攝像裝置和相關的三維模型連接； B:通過攝像裝置獲得標志物的視頻幀，所述標志物為圖片或卡片，其上的圖案是全彩色的； C :對所述視頻幀進行讀取，得到彩色圖片或卡片相關信息，從而檢索到三維模型數據庫中對應的虛擬的三維模型，所述三維模型數據庫中的三維模型是利用三維建模技術、表面彩繪技術和貼圖技術完成的； D :對虛擬的三維模型和視頻幀的坐標軸進行定位； E :將檢索到的虛擬的三維模型調出與視頻幀進行合成，完成虛實結合，并輸出到顯示器進行顯示。2.根據權利要求I所述的實現三維增強現實的方法，其特征在于所述步驟C中對所述視頻幀進行讀取，包括二次讀取過程，第一次讀取彩色圖片或卡片上的圖形輪廓信息，完成初步檢索定位，第二次讀取彩色圖片或卡片上的圖形顏色信息，最終確認定位。3....

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉群，
申請(專利權)人：天津戛嘜影視動漫文化傳播有限公司，
類型：發明
國別省市：