[发明专利]用于确定摄像机相对于真实环境的至少一个对象的姿态的方法和系统

说明书

一种用于确定摄像机相对于真实环境中至少一个对象的姿态的方法，用于创作/增强现实应用中，所述方法包括：由拍摄真实环境真实对象的摄像机产生第一图像；从与所述摄像机相关联的至少一个取向传感器或从算法产生第一取向数据，所述算法分析所述第一图像以找到并确定表示所述摄像机取向的特征；分配摄像机到真实对象的距离；产生表示所分配距离的距离数据；利用所述距离数据和所述第一取向数据确定所述摄像机相对于与所述真实环境的真实对象相关的坐标系的姿态。可以以更少的处理要求和/或更高处理速度，在移动装置中执行，移动装置例如是具有显示器、摄像机和取向传感器的移动电话。

本申请为分案申请，其原申请是于2011年10月12日(国际申请日为2010年2月12日)向中国专利局提交的专利申请，申请号为201080016314.0，发明名称为“用于确定摄像机相对于真实环境的至少一个对象的姿态的方法和系统”。

技术领域

本发明涉及用于确定摄像机相对于真实环境的至少一个对象的姿态的方法和系统，用于创作中，例如，用于地球空间数据库或增强的现实应用，其中由拍摄真实环境真实对象的摄像机产生至少一幅或两幅图像。根据所确定的摄像机姿态，可以根据创作或增强的现实技术，利用虚拟对象增强一幅或多幅图像。

背景技术

已知有这样的应用，其利用所谓的增强现实(AR)技术以虚拟对象增强至少在摄像机上产生的图像。在这样的应用中，耦合到诸如微处理器的处理单元的摄像机拍摄真实环境的画面，其中在显示屏上显示真实环境，除真实环境之外还可以显示虚拟对象，从而利用显示屏上任何种类的虚拟对象增强显示屏上显示的真实环境。在这样的应用中，为了利用虚拟对象增强图像，需要微处理器确定摄像机相对于真实环境至少一个对象的位置和取向(所谓的姿态)，以便微处理器正确地利用任何虚拟对象增强拍摄的图像。在这种语境中，利用任何虚拟对象正确地增强拍摄图像意味着，显示虚拟对象，使得虚拟对象以透视上和尺度上正确的方式拟合到图像景色中。

用于确定摄像机姿态的一种已知方法利用的是摄像机拍摄的真实环境对应部分的虚拟参考模型，其中利用开始就知道的姿态近似值将虚拟参考模型投射到图像中并与真实环境的对应部分重叠。然后，图像处理跟踪算法使用虚拟参考模型判断摄像机相对于真实环境的姿态，例如，通过特征检测和参考模型和真实环境对应部分之间的比较。

用于确定摄像机姿态的另一种已知方法使用了放入真实环境中并在拍摄图像时被摄像机拍摄的标记。然后，图像处理跟踪算法使用该标记，尤其是利用已知的图像处理方法分析图像中的标记，以确定摄像机相对于真实环境的姿态。

上述方法的缺点是，必须首先构思并存储虚拟参考模型，这非常消耗时间和资源，如果能够在任何真实环境中自发地使用AR技术，这几乎是不可能的。对于使用标记，用户必须在拍摄图像之前在起始步骤中在真实环境中放置标记，这也非常耗时且麻烦。具体而言，出于这些原因，几乎不能将这些方法用于任何消费产品，例如具有集成摄像机和显示器的移动电话或其他移动装置。