[发明专利]一种投影式增强现实图像生成方法及系统

权利要求书

1.一种投影式增强现实图像生成系统，其特征在于，包括计算机(1)、摄像机(2)和投影仪(3)、控制器(4)和投影开关部(5)；所述摄像机(2)与所述计算机(1)连接，用于采集现实场景内的图像信息并发送至所述计算机(1)内；所述投影仪(3)与所述计算机(1)连接，其用于投射图案至现实场景内；所述控制器(4)与所述计算机(1)连接，接收计算机(1)发出的指令；所述投影开关部(5)安装于 所述投影仪(3)镜头前端并与所述控制器(4)通信；所述投影开关部(5)为电子快门，所述计算机执行以下步骤：

步骤1：准备采集，所述计算机(1)发送开始采集指令至所述控制器(4)，所述控制器(4)接收到指令后控制所述投影开关部(5)关闭，遮挡所述投影仪(3)镜头；

步骤2：采集现实场景，所述控制器(4)控制所述投影开关部(5)关闭的同时，所述控制器(4)发送反馈信号至所述计算机(1)，所述计算机(1)接收到反馈信号后，开始采集各所述摄像机(2)拍摄的现实场景影像；

步骤3：完成采集，所述计算机(1)发送控制指令给所述控制器(4)，所述控制器(4)控制所述投影开关部(5)打开，开放所述投影仪(3)的镜头；

步骤4：通过拍摄的现实场景影像，在计算机(1)中生成虚拟场景，将投影图片转换为3D模型放置在虚拟场景中；

步骤5：将经步骤4处理后得到的投影图片进行投影变换，通过3D模型生成图像并发送至投影仪(3)，投影仪(3)投影该图像叠加到现实场景中；

所述投影开关部(5)包括顺着所述投影仪(3)投影方向依次设置的起偏器(51)、旋光器(52)和检偏器(53)；所述旋光器(52)与所述控制器(4)连接。

2.根据权利要求1所述的一种投影式增强现实图像生成系统，其特征在于：所述摄像机(2)为RGB-D摄像机；

所述投影变换的步骤具体为：

建立摄像机坐标系(xc-yc-zc)与投影平面坐标系(xw-yw-zw)，并获取将摄像机坐标系转换为投影平面坐标系的变换矩阵R；

利用RGB-D相机及其API接口函数捕获操作人员头部骨骼点在RGB-D摄像机坐标系中的位置(xc,yc,zc)；

利用变换矩阵R，将头部骨骼点在摄像机坐标系中的位置转换到投影平面坐标系中，用(xw,yw,zw)表示；

计算机(1)生成坐标系与投影平面坐标系一致的虚拟场景，将投影图片转换为3D模型放置在虚拟场景中，将虚拟场景的视点放置在(xw,yw,zw)处，视线指向3D模型中心，生成观察视角下的图像，视点为虚拟场景的观察点，视线为从视点发射出的射线，通过视点和视线形成观察视角。