[发明专利]一种混合虚拟现实的方法

权利要求书

1.一种混合虚拟现实的方法，其特征在于：

步骤S1：通过配置于人眼位置的两个摄像头对模拟舱内的范围深度下的所有设备、人员包括自身进行自适应的空间映射，对双眼可视范围内进行三维重建，对双眼聚焦的中心范围内进行精细三维重建，对双眼聚焦范围外进行粗糙三维重建；

步骤S2：通过固定在模拟舱周围的固定位置和角度的摄像机采集所述模拟舱外的特征点实时信息以及通过VR头盔和定位器获得的人体相对空间位置信息，对虚拟场景进行补偿和修正以及对虚拟场景内的深度信息和真实距离信息进行匹配，获得虚拟场景与VR头盔的相对位置关系；

步骤S3：通过跟踪眼部的瞳孔和头部运动对虚拟画面进行分层渲染，以瞳孔的位置为中心点由内到外依次进行渲染，渲染的分辨率由内到外依次降低。

2.根据权利要求1所述的混合虚拟现实的方法，其特征在于：

在所述步骤S1中，通过配置于人眼位置的两个摄像头对模拟舱内的范围深度下的所有设备、人员包括自身进行自适应的空间映射时：对两个摄像头拍摄的空间区域进行分割，在分割时分别依次采用三种由小到大的体素尺寸进行分割，将相同的空间区域分割成为三组具有数据独立性的体素集合。

3.根据权利要求2所述的混合虚拟现实的方法，其特征在于：

对双眼可视范围内进行三维重建，对双眼聚焦的中心范围内进行精细三维重建，对双眼聚焦范围外进行粗糙三维重建时：确定每个体素的状态，并获得非空体素集合；对双眼聚焦范围进行实时追踪，对双眼聚焦的中心范围内的区域选取最小尺寸的体素集合，对双眼聚焦的中心范围外、可视区域以内的部分选择大于双眼聚焦的中心范围内的尺寸的体素集合，对双眼其它可视范围选择最大尺寸的体素集合，实现重建效果由双眼聚焦范围的由内到外依次由精细到粗糙；然后进行像素化的纹理映射，得到虚拟场景的三维纹理效果。

4.根据权利要求1所述的混合虚拟现实的方法，其特征在于：

在所述步骤S2中，通过固定在模拟舱周围的固定位置和角度的摄像机采集所述模拟舱外的特征点实时信息时：固定在模拟舱周围的固定位置和角度的摄像机通过最小二乘法对所述摄像机进行参数标定，并对静态的模拟舱表面的特征点初始位置进行记录，通过立体成像原理和坐标转换得到模拟舱的初始位姿，建立初始坐标系。

5.根据权利要求4所述的混合虚拟现实的方法，其特征在于：

在模拟舱运动的过程中，通过固定在模拟舱周围的固定位置和角度的摄像机实时拍摄动态变化的特征点，并通过SURF算法进行特征点提取，采用KLT算法进行特征点匹配，实现模拟舱快速运动产生位移变化时，对特征点进行跟踪匹配。

6.根据权利要求5所述的混合虚拟现实的方法，其特征在于：

通过固定在模拟舱周围的固定位置和角度的摄像机得到模拟舱运动时的特征点的世界坐标，计算该时刻特征点相对于初始坐标的变化，从而得到模拟舱的位置关系，并通过VR头盔和定位器获得人体相对空间位置信息，根据在初始坐标系中的模拟舱和人体的位置信息，通过逆向转换对虚拟画面进行动态修正，并匹配内部虚拟场景与外部真实场景空间感和距离感。

7.根据权利要求5所述的混合虚拟现实的方法，其特征在于：

在提取特征点时，所述特征点采用内圈为白色外圈为黑色的圆形黑白对比颜色的特征点，通过SURF算法进行特征点提取时，通过相机拍摄图像的高斯差分金字塔DOG并提取每组图像的第一层图像，对每组图像采取最大类间差分法进行自适应阈值分割获得二值图，并将该二值图作为约束条件进行特征点检测，使SURF检测在特征点的内部边缘区域进行。

8.根据权利要求6所述的混合虚拟现实的方法，其特征在于：

采用KLT算法进行特征点匹配时，在高斯差分金字塔DOG的最高层计算光流，把计算得到的运动估值作为下一层计算的初始点，经过多次迭代直至最底层。