[发明专利]一种面向虚拟现实交互的冗余视场全景影像构建方法

权利要求书

1.一种面向虚拟现实交互的冗余视场全景影像构建方法，其特征在于包括以下步骤：

搭建冗余视场的多路影像采集装置，使得在视场角不超过阈值的情况下，任意视线方向的整个视野范围都同时被至少两路原始影像覆盖；

基于所述多路影像采集装置，采用光束平差法配准得到多路原始影像、全景成像平面以及呈现给用户的观察图像平面之间的投影变换关系；

基于所述多路影像采集装置与所述配准所得投影变换关系，基于视线方向与视场角的变化，建立用户视野中所呈现影像内容来源的平滑切换策略，以实现虚拟现实交互；

所述任意视线方向的整个视野范围都同时被至少两路原始影像覆盖的条件为：

θ_Vfi(θ_f-θ_V)/2

其中，θ_f为实体相机的水平视场角，θ_V为虚拟相机沿水平方向的视场角，θ_Vfi为视线方向与实体相机光轴的在水平方向的夹角；

设用于生成第一人称透视影像的虚拟相机相对于用于生成全景影像的虚拟相机的欧拉角为(β,α,γ)，其中β为偏航角，α为俯仰角和γ为滚转角，则所述θ_V计算如下

其中，θ_Vx与θ_Vy为用于生成第一人称透视影像的虚拟相机的视场角；

所述θ_Vfi计算如下

θ_Vfi＝β-β_Pi

其中，β_Pi为实体相机光轴相对于用于生成全景影像的虚拟相机光轴的偏航角；

当用户的整个视野范围无法被当前影像内容来源相机所采集原始影像覆盖时，将影像内容来源切换为相邻的另一路原始影像；

采用短时间内蒙太奇渐变的方式进行所述影像内容来源切换；给定以帧数表示的时间窗口t_M，在切换过程中，第一人称影像的画面I(x,y；t)随时间t由当前时刻t₀到t₀+t_M的渐变过程表示为

其中，I_init(x,y；t)与I_next(x,y；t)分别为切换前后原始影像来源经投影变换所得第一人称影像画面。

2.根据权利要求1所述的面向虚拟现实交互的冗余视场全景影像构建方法，其特征在于：

所述搭建冗余视场的多路影像采集装置，使得在视场角不超过阈值的情况下，任意视线方向的整个视野范围都同时被至少两路原始影像覆盖，包括：

采用环形分布于水平圆周支架上的四路超广角鱼眼相机进行原始影像的采集；

不同相机之间采用外触发的形式进行帧间同步，确保各路影像之间的时间一致性。

3.根据权利要求2所述的面向虚拟现实交互的冗余视场全景影像构建方法，其特征在于：

所述视场角为130度。

4.根据权利要求2或3所述的面向虚拟现实交互的冗余视场全景影像构建方法，其特征在于：

所述采用光束平差法配准得到多路原始影像、全景成像平面以及呈现给用户的观察图像平面之间的投影变换关系，包括：

调用光束平差法，将所有成像参数作为一个整体进行估计。

5.根据权利要求4所述的面向虚拟现实交互的冗余视场全景影像构建方法，其特征在于：

所述成像参数包括相机内外参数与畸变参数。