[发明专利]具有至少一个摄像机的可穿戴信息系统

说明书

本发明涉及一种具有至少一个摄像机的可穿戴信息系统，该信息系统可操作的具有低功率模式和高功率模式。该信息系统被配置为使高功率模式通过至少一个摄像机的至少一个视野中的至少一个对象的检测激活。

技术领域

本发明是关于一种能够在减少电池耗费的条件下向用户提供多媒体信息的方法及其系统。

背景技术

标准的方法，局限性和现有的解决方案：

近年来智能手机，语音导览和类似的信息系统已流行起来。增强现实技术，作为一个新型的用户界面范例，已有很大的进步，特别是基于被用做对象识别和位姿估计的计算机视觉算法。人们已经了解装备有摄像机的头戴式显示器有一段时间了（例如，美国专利7,245,273 权利要求22）。

对于能随时观察用户周围以获得感兴趣对象的普适信息系统的真正成功而言，一个主要障碍在于运行在应用处理器或GPU上的图像处理算法的高功耗。本专利描述了一种创新系统和方法，能够极大地减少这个问题。

我们能找到的与本发明最接近的现有技术是美国专利号为7302089的专利。该专利描述了将移动设备运行在低功率模式（待机）和高功率模式（活跃）的想法。在低功率模式下，摄像机可获取一个低分辨率图像并针对一个已知像元与它匹配（例如，手机用户的面部或一幅图像）。如果在该低分辨率图像中发现已知像元，手机可被唤醒并采用更高分辨率的图像来验证结果，并且基本将手机解锁以便接电话或类似的事情。该专利的目的是基于图像实现节能解锁。一个情景可能是放置在周围的手机一旦接到电话，就试图检查是否用户在视野内以便解锁手机屏幕。

本发明的不同之处，首先在于目的和可能的应用，因为我们不是要解锁设备，而是设法在节能的方式下为用户提供关于在用户周围的对象的信息。本发明特别适合用于头戴式显示器和指向用户前方的空间的摄像机（如图12所示）。一个可能的情景是用户步行通过一个展出200幅图像的博物馆，其中20幅是导览器的部分内容。用户开启导览器，例如作为他的信息系统上的一个应用，并开始步行通过博物馆。一定时间后，该系统移至低功率模式。用户现在可以享受数小时步行通过博物馆，而不用担心自己信息系统的电池。根据本发明，信息系统能够为感兴趣的对象扫描用户的环境（例如展览中感兴趣的作品），这可以在几乎不耗能的情况下做到。只要感兴趣的作品进入视野，系统可以“醒来”并移至高功率模式，例如为了下载感兴趣的内容并使用增强现实技术显示它或为了启动音频剪辑，解释作品。

本发明的另一个优点是为诸如室内导航的应用改进反应时间。低功率模式允许当它识别出新的数据需要下载时或当一个新的导航模型或新的计算机视觉模型需要被存储在存储器中时唤醒系统。一切就绪后，系统可再次移至低功率模式。一旦一个路标进入视野，系统可迅速上电并迅速地为用户提供相关信息。用户还可以自行激活系统（例如，当他迷路时），系统可以立即提供导航信息。

不同于现有技术，本方法可以在低功耗下提供更复杂的检测算法，相比如US7302089。因为它工作在更高级的特征描述，并工作在不同的图像分辨率，它可以处理许多更大的对象数据库并能更可靠检测这些对象。该对象也可以是任意的3D形状。

在对摄像机拍摄的图像进行处理的许多任务，比如在增强现实应用和计算机视觉中，要求在同一个对象或场景的多个图像中发现对应于同一物理3D表面的点或特征。例如，在增强现实技术中，存在的主要问题是确定摄像机相对于世界的位置和指向（摄像机位姿）。

光学跟踪的初始化的标准方法（即当来自前一帧的信息不可用的时候）可被分为三个主要组成模块：特征检测，特征描述和特征匹配（见图1）。如技术人员应当理解的，如果来自前一帧的信息不可用，这并不意味着来自诸如GPS或指南针的非光学传感器的信息不被容许。特征检测也被称为特征提取。