[发明专利]基于多摄像头的多目标位置捕获定位系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于多摄像头的多目标位置捕获定位系统，包括服务端、至少两个摄像头、多个VR眼镜、客户端和光球；客户端、光球和VR眼镜的个数均相同；LED光球为摄像头提供体验者位置；服务端接收摄像头发送的图像数据并处理得到体验者位置数据；客户端读取VR眼镜发送的数据并发给服务端；接收和处理由服务端发来的体验者位置数据，将所有体验者的位置数据换算为虚拟环境的坐标，实时生成虚拟环境或模型，将虚拟画面实时渲染给VR眼镜。本发明克服了现有的VR眼镜只支持小范围头部运动和通过手柄操作运动的局限性，使得体验者完全脱离之前的限制自由移动，提供跟接近真实环境的虚拟现实体验；能支持多人共同在同一虚拟环境中交互。

主权项

1.一种基于多摄像头的多目标位置捕获定位系统，其特征在于，包括服务端、客户端和VR眼镜，其特征在于，所述客户端和VR眼镜均有多个，还包括至少两个摄像头、服务端、多个LED光球；其中，客户端、LED光球和VR眼镜的个数均相同；每个摄像头均与服务端连接；VR眼镜与客户端连接；服务端与客户端通过无线网络连接；多个摄像头均匀分布在体验室顶部；服务端安装在体验室内；以上各部件用于完成如下功能：所述摄像头用于采集体验者佩戴光球的图像数据，并传送给所述服务端；所述LED光球用于发光为摄像头提供体验者的位置；所述服务端用于对VR眼镜、LED光球、摄像头进行初始化；用于接收所有摄像头发送的图像数据并进行处理，将处理得到的体验者位置数据分发给每个客户端；所述客户端采用便携式计算机，用于读取VR眼镜发送的数据并发给服务端；并用于接收和处理由服务端发来的体验者位置数据，将所有体验者的位置数据换算为虚拟环境的坐标，并实时生成虚拟环境或模型，最终将虚拟画面实时渲染给VR眼镜；所述VR眼镜实时自动获取内置的陀螺仪数据、磁力计数据、重力计数值，并用来显示3D虚拟场景，显示佩戴该VR眼镜的体验者和其他体验者的位置；所述服务端包括如下相连接的功能模块：去噪及二值化模块，用于实现：对所有摄像头传来的图像数据进行高斯平滑去除噪声；对去除噪声后的图像处理得到二值化图像；轮廓图像提取模块，用于实现：对二值化图像处理得到轮廓图像，并得到该二值化图像中的轮廓个数；轮廓坐标图像提取模块，用于实现：对每个轮廓图像提取坐标序列；光球提取模块，用于实现：对每个坐标序列利用最小二乘法拟合圆曲线，判断每个坐标序列是否符合圆曲线，是则将该坐标序列的半径作为LED光球半径，并记录光球中心点坐标；否则，删去坐标序列；光球坐标计算模块，用于实现：确定LED光球半径，获得每个LED光球相对于捕获摄像头坐标系的坐标：光球真实三维坐标计算模块，用于实现：通过得到的坐标及捕获摄像头的相对坐标，实时计算得到每个LED光球对应的体验者在房间内的真实三维坐标；所述光球坐标计算模块用于实现：确定LED光球半径，获得每个LED光球相对于捕获摄像头坐标系的坐标，具体是指：根据摄像头投影原理、摄像头广角、广角投影角度这三个预设参数及光球半径，利用皮尔森型分布算法计算每个LED光球到摄像头距离：最终获得每个LED光球相对于捕获摄像头坐标系的坐标值(x,y,distance)：其中，radius＝R；distance是指每个LED光球到摄像头距离；公式中其余参数为函数内参，height＝517.281，center＝1.297338，hwhm＝3.752844,shape＝0.4762335。