[发明专利]基于环境视觉特征点识别技术的增强现实定位方法及装置

权利要求书

1.一种基于环境视觉特征点识别技术的增强现实定位方法，其特征在于，包括：

步骤1基于即时定位与地图构建方法获取现实场景的三维空间位置数据，该现实场景的三维空间位置数据通过以下步骤实现：

步骤1.1利用AR设备的惯性测量元件测得的惯性测量数据进行预积分处理得到现实场景中AR设备的轨迹与姿态数据，AR设备的轨迹与姿态数据采用如下方程获得：

，

其中，b_k和b_k+1表示相邻的图像帧，t为不同时刻，α表示任意两图像帧之间AR设备的流程，β表示任意两图像帧之间AR设备的线速度，γ表示任意两图像帧之间AR设备的角速度，a表示为惯性测量元件测得的加速度，ω为惯性测量元件测得的角速度；

步骤1.2根据连续图像帧利用泰勒公式建立图像特征光流方程

其中f_x和f_y为图像的梯度，f_t为图像沿着时间的梯度，Δx和Δy表示在Δt时间内图像帧中的像素的位移，

通过上述图像特征光流方程来计算获得连续图像间的水平和垂直位移，得到图像帧的位移矩阵{δ_x,δ_y}，也即获取现实场景中AR设备的位移数据；

步骤1.3对所述AR设备的轨迹与姿态数据{α,β,γ}以及所述AR设备的位移数据{δ_x,δ_y}进行几何变换得到所述现实场景的三维空间位置数据；

步骤2获取现实场景的环境描述文件；

步骤3建立所述环境描述文件与虚拟场景的世界坐标系的对应关系；

步骤4根据所述对应关系将所述三维空间位置数据转化成虚拟场景的世界坐标数据。

2.如权利要求1所述的基于环境视觉特征点识别技术的增强现实定位方法，其特征在于，对于步骤1.3，采用标准透视变换的矩阵方程对所述AR设备的轨迹与姿态数据以及所述AR设备的位移数据进行几何变换处理。

3.如权利要求1所述的基于环境视觉特征点识别技术的增强现实定位方法，其特征在于，对于步骤2，所述获取现实场景的环境描述文件的步骤包括：

记录时刻t以及对应时刻t的AR设备的相机所拍摄的图像特征点在相机坐标系的归一化坐标；

根据记录的所述时刻t以及所述归一化坐标建立索引树以形成所述环境描述文件。

4.如权利要求3所述的基于环境视觉特征点识别技术的增强现实定位方法，其特征在于，对于步骤3，所述建立所述环境描述文件与虚拟场景的世界坐标系的对应关系的步骤包括：

将所述相机的当前位置作为所述虚拟场景中的世界坐标系的原点；

获取所述相机的当前位置的三维空间坐标；

根据所述虚拟场景中的世界坐标系的原点以及所述相机的当前位置的三维空间坐标建立所述环境描述文件与虚拟场景的世界坐标系的对应关系。

5.如权利要求1所述的基于环境视觉特征点识别技术的增强现实定位方法，其特征在于，所述步骤4之后还包括：

计算所述三维空间位置数据与所述世界坐标数据的偏移量；

根据所述偏移量调整虚拟摄像头的偏转量以使所述虚拟摄像头的姿态与所述AR设备的姿态对齐。

6.一种基于环境视觉特征点识别技术的增强现实定位装置，其特征在于，包括：

位置数据获取模块，用于基于即时定位与地图构建方法获取现实场景的三维空间位置数据，其中利用AR设备的惯性测量元件测得的惯性测量数据进行预积分处理得到现实场景中AR设备的轨迹与姿态数据，以及通过图像特征光流法得到AR设备的位移数据，并由对所述AR设备的轨迹与姿态数据以及所述AR设备的位移数据进行几何变换得到所述现实场景的三维空间位置数据；

环境描述文件获取模块，用于获取现实场景的环境描述文件；

对应关系建立模块，用于建立所述环境描述文件与虚拟场景的世界坐标系的对应关系；

数据转换模块，用于根据所述对应关系将所述三维空间位置数据转化成虚拟场景的世界坐标数据。

7.根据权利要求6所述的基于环境视觉特征点识别技术的增强现实定位装置，其特征在于，还包括：

计算模块，用于计算所述三维空间位置数据与所述世界坐标数据的偏移量；

调整模块，用于根据所述偏移量调整虚拟摄像头的偏转量以使所述虚拟摄像头的姿态与所述AR设备的姿态对齐。