[发明专利]一种基于增强现实的手机虚拟涂鸦方法

说明书

基于增强现实的手机虚拟涂鸦方法，包括：步骤1、通过GPS位置信息检索数据库内附近位置的虚拟涂鸦墙信息；步骤2、利用谷歌推出的增强现实软件开发工具包——ARcore，通过手机摄像头获取相机位置和朝向，下称姿态；步骤3、取出步骤1获得的虚拟涂鸦墙信息中的线条数据，同时利用步骤2获得的摄像机姿态，通过图形学渲染技术渲染线条至手机屏幕上；步骤4、实时记录相机移动信息，跟踪运动轨迹，在虚拟涂鸦墙上添加涂鸦内容，并通过可视化方法在手机屏幕上呈现涂鸦内容。本发明通过获取设备相机位置和朝向，实时记录相机移动信息，跟踪运动轨迹，并通过图形学渲染技术渲染运动轨迹至手机屏幕上。

技术领域

本发明属于增强现实AR领域，将虚拟信息与真实世界巧妙融合，通过手机摄像头获取眼前真实世界，利用屏幕对手机呈现的画面进行涂鸦，特别是涉及一种在空气中画图的方法。

背景技术

涂鸦是现代人生活的一种街头艺术表达方式，但因为城镇卫生的治理并且出于环保的考虑，随地涂鸦是不被允许的，因此涂鸦这种艺术表达形式受到了限制。为了帮助人们能够自由地进行表达，本发明提出一个虚拟涂鸦绘画技术。这种绘画技术并不受手机屏幕的限制，使用者可以直接利用实际的空间位置进行绘画。

用户通过手机就可以随处进行虚拟涂鸦，不仅环保，而且可以记录任意多的历史涂鸦作品，还可以支持点赞、评论等附加功能，加强了人们彼此之间的交流联系。

发明内容

本发明要克服现有技术的上述不足，提供一种基于增强现实的手机虚拟涂鸦方法。

本发明通过获取手机摄像头的权限，捕捉镜头前的真实世界的实时定标，用户可随时随地发挥想象力对画面进行虚拟涂鸦。并且该技术同时具备分享功能，可通过点赞、评论等方式与其他用户进行交流。

一种基于增强现实的手机虚拟涂鸦方法，具体步骤如下：

步骤1、通过GPS位置信息检索数据库内附近位置的虚拟涂鸦墙信息；

步骤2、利用谷歌推出的增强现实软件开发工具包——ARcore，通过手机摄像头获取相机位置和朝向(下称姿态)；

步骤3、取出步骤1获得的虚拟涂鸦墙信息中的线条数据，同时利用步骤2获得的摄像机姿态，通过图形学渲染技术将线条渲染至手机屏幕；

步骤4、实时记录相机移动信息，跟踪运动轨迹，在虚拟涂鸦墙上添加涂鸦内容，并通过可视化方法在手机屏幕上呈现涂鸦内容。

进一步，所述步骤1中，数据库存储线条信息的世界坐标系坐标，具体储存格式为二维数组，二维数组中每一项的数据结构是一个长度为3的float数组，用以记录真实世界中某个点的三维坐标。

进一步，所述步骤2中，首先通过是ARcore下的生命周期管理对象AR Session获取当前手机摄像头的当前帧并更新追踪状态，并通过AR Session下的camera对象获取投影和视图矩阵以及设备位置。

进一步，所述步骤3中，主要目标是结合摄像机姿态和世界坐标系坐标，将线条渲染至屏幕。调用谷歌官方提供的线渲染器的添加线条方法将线条的3D位置添加到缓冲区中，以创建所需的线条，最后使用谷歌官方提供的背景渲染器和线渲染器绘制背景和线条,详细说明见附图和具体实施办法。

进一步，所述步骤4中，用户按住绘画按钮移动手机即可完成绘画，主要目标是将屏幕坐标结合摄像机姿态转换成世界坐标。随后将线条渲染至屏幕，渲染的过程同步骤3。屏幕坐标结合摄像机姿态转换成世界坐标包括如下过程：屏幕坐标系通过视口变换得到规范化坐标系，规范化坐标系通过透视除法得到裁剪坐标系，裁剪坐标系通过投影变换得到相机坐标系，相机坐标系通过透视变换的得到世界坐标系。