[发明专利]用于确定环境中的多个对象的尺寸和距离的方法和设备

说明书

本发明提供了一种用于确定环境中的多个对象的尺寸和距离的方法和设备。该方法包括以下步骤：在环境中设置多个对象，每个对象包括标记元素；用摄像机记录多个对象中的至少一个对象的视觉图像数据集；根据图像数据集中的标记元素的图像或者根据在摄像机的位置处的附加传感器的测量来确定参数值，其中，参数值是取决于对象到摄像机的距离的值；基于该参数值计算对象与摄像机之间的相对距离；根据图像数据集中的对象的图像的至少一部分和计算出的距离来计算对象的尺寸。本发明还提供了相关系统和用于虚拟现实系统的相关控制单元。

技术领域

本发明涉及确定环境中的多个对象的尺寸和距离的方法和设备，特别涉及用于在虚拟现实中实现对象的数据，特别涉及用于医学用途的系统以及适于虚拟现实的控制单元。

背景技术

对于各种技术和医学领域，虚拟现实(VR)，即为用户创建人工环境，已经变得越来越引起关注。一个重要目标是将真实对象和人集成在虚拟环境中，例如作为虚拟对象或作为化身。为了实现该目标，虚拟现实单元应当具有以下能力：扫描环境，跟踪该环境中的对象或人，以及在虚拟现实中的与现实等同的位置处创建虚拟对象或化身。通常，VR单元必须被训练以实现该目标。

到目前为止，通过跟踪人并随后在虚拟现实中进行映射来实现VR训练。到目前为止，为了还映射环境中的(静态)对象或人与之交互的对象，这些对象必须以耗时的方式被放置在它们在VR中的适当位置处。直到今天，还没有以能够跟踪人的方式来跟踪对象(例如，X射线系统的C形臂)以避免虚拟训练的耗时构造的可接受的解决方案。特别地，到目前为止，在不使用实现的IR信号进行光学跟踪的情况下，不存在技术解决方案。

由于对于用户在虚拟现实中的运动，总是存在撞到如下真实对象的风险，所述真实对象在VR中无法正确地被显示或根本不能被显示，并且由于当在VR中时使用真实对象的能力，主要缺点在于：仅存在适合于记录人体的运动的跟踪，但没有适当的对象的跟踪。

发明内容

本发明的目的是改进已知的设备和方法，以便于在确定环境中的多个对象的尺寸和距离方面做出改进，特别是针对在虚拟现实中实现真实对象做出改进。

该目的通过根据本发明的方法、设备、系统以及控制单元来实现。

根据本发明的确定环境中的多个对象的尺寸和距离的方法包括以下步骤：

-在环境中设置多个对象，每个对象包括标记元素。标记元素应该位于对象中或对象上。合适的标记元素例如是信标，特别是蓝牙低能量(BLE)信标或可见QR码。

-用摄像机记录多个对象中的至少一个对象的视觉图像数据集。这样的图像数据集可以包括(单个)图片、一组图片或图片(例如，具有各种各样焦点的HDR图像)中的一组图像数据。“图像数据集”也可以被称为“图像”、“照片”或“图片”，然而，应当清楚，“图像数据集”可以包括由摄像机拍摄的一个、两个或更多个图像(例如，立体图像或HDR图像)的数据。在最容易的情况下，可以使用一个单独的摄影。

-根据图像数据集或根据在摄像机的位置处的附加传感器的测量来确定标记元素的参数值，其中，参数值是取决于对象与摄像机之间的距离的值。该参数值对于本发明很重要。参数值是取决于对象与摄像机之间的距离的值的要求意味着：可以从该值直接地或间接地得到对象与摄像机之间的距离。例如，可以使用来自信标的信号的强度。此外，由于标记元素的大小是已知的并且可以从该大小和常用投影光学器件的公式得到距离，因此可以使用图像数据中的标记元素的图像作为值。