本發(fā)明涉及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三維場景的空間操控虛擬實(shí)現(xiàn)方法，該技術(shù)稱之為spacecontrolvirtualreality，簡稱scvr，即空間操控虛擬現(xiàn)實(shí)。

背景技術(shù)：

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(augmentedreality，簡稱ar)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，它是一種將真實(shí)世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術(shù)，是把原本在現(xiàn)實(shí)世界的一定時(shí)間空間范圍內(nèi)很難體驗(yàn)到的實(shí)體信息(視覺信息,聲音,味道,觸覺等),通過電腦等科學(xué)技術(shù)，模擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應(yīng)用到真實(shí)世界，被人類感官所感知，從而達(dá)到超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)。真實(shí)的環(huán)境和虛擬的物體實(shí)時(shí)地疊加到了同一個畫面或空間同時(shí)存在。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，不僅展現(xiàn)了真實(shí)世界的信息,而且將虛擬的信息同時(shí)顯示出來，兩種信息相互補(bǔ)充、疊加。在視覺化的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中，用戶利用頭盔顯示器，把真實(shí)世界與電腦圖形多重合成在一起，便可以看到真實(shí)的世界圍繞著它。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)包含了多媒體、三維建模、實(shí)時(shí)視頻顯示及控制、多傳感器溶合、實(shí)時(shí)跟蹤及注冊、場景融合等新技術(shù)與新手段。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)提供了在一般情況下，不同于人類可以感知的信息。

unity3d是由unitytechnologies開發(fā)的一個讓玩家輕松創(chuàng)建諸如三維視頻游戲、建筑可視化、實(shí)時(shí)三維動畫等類型互動內(nèi)容的多平臺的綜合型游戲開發(fā)工具，是一個全面整合的專業(yè)游戲引擎。

現(xiàn)有技術(shù)中人們將實(shí)際的圖像通過一定的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)三維虛擬圖像實(shí)時(shí)顯示的技術(shù)方案，但是現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷是實(shí)際出現(xiàn)的虛擬圖像并沒有將圖像確切的空間信息全面展示，只是從不同的角度、視覺展示一副靚麗的圖像或者是視覺感更強(qiáng)的圖像，并且其色彩單一并沒有讓人們對虛擬圖像產(chǎn)生立體的感覺。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明公開了一種三維場景的空間操控虛擬實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟：

s1：制作待識別圖像,系統(tǒng)記錄待識別圖像的特征點(diǎn)信息；

s2：針對不同的硬件平臺系統(tǒng)編寫其對應(yīng)的攝像頭的調(diào)用指令信息；

s3：將待識別圖像放置到現(xiàn)實(shí)場景，通過硬件平臺設(shè)定坐標(biāo)原點(diǎn)、建立半球空間、球空間和純平面空間的定位規(guī)則；

s4：采用硬件平臺的攝像頭捕獲待識別圖像，計(jì)算每幀圖像特征點(diǎn)；

s5：計(jì)算待識別圖像的三維空間位置，計(jì)算出虛擬景物出現(xiàn)在實(shí)際場景的坐標(biāo)原點(diǎn)并據(jù)此建立3d空間坐標(biāo)系并鎖定該坐標(biāo)系，該3d空間坐標(biāo)系中出現(xiàn)識別圖像后的3d景物；

s6：用戶通過硬件平臺的操控按鈕控制該3d景物的動態(tài)和特效動作；

s7：采用視頻捕捉設(shè)備和陀螺儀監(jiān)控3d景物在真實(shí)環(huán)境下的位移數(shù)據(jù)，并通過運(yùn)算顯示在屏幕上，并將3d景物的實(shí)時(shí)姿態(tài)信息通過無線通信方式傳送至終端設(shè)備做出相對應(yīng)的動態(tài)效果。

s6中建立3d空間坐標(biāo)后，當(dāng)用戶采用硬件平臺對3d景物進(jìn)行操控時(shí)：

采用攝像頭捕捉實(shí)體景物的反射光影差的單位秒數(shù)的變化頻率，根據(jù)該頻率系統(tǒng)判斷建立空間中的實(shí)體景物中的運(yùn)動目標(biāo)和靜止目標(biāo)；

當(dāng)多個用戶采用各自的硬件平臺對3d景物進(jìn)行操控時(shí)，使用藍(lán)牙設(shè)備與系統(tǒng)定制的外置設(shè)備建立數(shù)據(jù)交換。

系統(tǒng)采用wifi的電波信號，計(jì)算硬件平臺與被測實(shí)際物體之間的實(shí)際距離，被測物體之間的距離，所述被測物體之間的距離是真實(shí)空間物體的坐標(biāo)點(diǎn)于坐標(biāo)原點(diǎn)的距離，即獲得實(shí)際空間中物體的對撞關(guān)系，從而得到周圍空間景物的模糊輪廓。

當(dāng)多個用戶采用各自的硬件平臺對3d景物進(jìn)行操控時(shí)，系統(tǒng)通過藍(lán)牙設(shè)備交互不同3d空間的坐標(biāo)信息，計(jì)算交互校驗(yàn)數(shù)據(jù)并生成與現(xiàn)實(shí)空間最優(yōu)匹配的第三虛擬空間坐標(biāo)系，在此坐標(biāo)系中生成與現(xiàn)實(shí)景物坐標(biāo)對應(yīng)的虛擬坐標(biāo)。

s6中控制3d景物的動作時(shí)：硬件平臺與3d景物進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)記錄該數(shù)據(jù)信息和已定位數(shù)據(jù)的變化信息并給予調(diào)整指令，實(shí)時(shí)監(jiān)控在真實(shí)空間中出現(xiàn)的新的真實(shí)物體，將輪廓數(shù)據(jù)反饋并生出與之對應(yīng)的數(shù)字模型，采用規(guī)避，進(jìn)入、無視、互動的處理方式呈現(xiàn)在顯示設(shè)備屏幕中。

所述硬件平臺采用手機(jī)、平板電腦等相關(guān)移動設(shè)備，該設(shè)備可以是智能手環(huán)谷歌眼鏡等，或者正在生產(chǎn)中沒有出現(xiàn)在市面上的移動設(shè)備。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的一種三維場景的空間操控虛擬實(shí)現(xiàn)方法：以unity3d為構(gòu)架將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)采用移動設(shè)備操控到移 動設(shè)備的系統(tǒng)中，通過移動設(shè)備的顯示屏幕，體驗(yàn)虛擬景物與現(xiàn)實(shí)景物的完美結(jié)合，并可以實(shí)現(xiàn)對該移動設(shè)備操控虛擬景物在現(xiàn)實(shí)場景中的空間定位、運(yùn)動軌跡及動畫特效。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚完整的描述：

如圖1所示的一種三維場景的空間操控虛擬實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟：

s1：制作待識別圖像,系統(tǒng)記錄待識別圖像的特征點(diǎn)信息；其中制作圖片的過程為現(xiàn)有技術(shù)中制作圖片的方法，將制作好的圖片信息存儲至本發(fā)明基于的軟件系統(tǒng)中，然后系統(tǒng)通過攝像頭掃描到該圖像時(shí)就會出現(xiàn)識別的效果。

s2：針對不同的硬件平臺系統(tǒng)編寫其對應(yīng)的攝像頭的調(diào)用指令信息。例如關(guān)閉攝像頭、開啟攝像頭等指令信息。

s3：將待識別圖像放置到現(xiàn)實(shí)場景，通過硬件平臺設(shè)定坐標(biāo)原點(diǎn)、建立半球空間、球空間和純平面空間的定位規(guī)則。

s4：采用硬件平臺的攝像頭捕獲待識別圖像，計(jì)算每幀圖像特征點(diǎn)。

s5：計(jì)算待識別圖像的三維空間位置，計(jì)算出虛擬景物出現(xiàn)在實(shí)際場景的坐標(biāo)原點(diǎn)并據(jù)此建立3d空間坐標(biāo)系并鎖定該坐標(biāo)系，該3d空間坐標(biāo)系中出現(xiàn)識別圖像后的3d景物。

s6：用戶通過硬件平臺的操控按鈕控制該3d景物的動態(tài)和特效動作。這里用戶就可以通過硬件平臺如手機(jī)的功能鍵就可以操控虛擬空間中3d景物的動作和位移等等活動。

s7：采用視頻捕捉設(shè)備和陀螺儀監(jiān)控3d景物在真實(shí)環(huán)境下的位移數(shù)據(jù)，并通過運(yùn)算顯示在屏幕上，并將3d景物的實(shí)時(shí)姿態(tài)信息通過無線通信方式傳送至終端設(shè)備做出相對應(yīng)的動態(tài)效果。

進(jìn)一步的，s6中建立3d空間坐標(biāo)后，當(dāng)用戶采用硬件平臺對3d景物進(jìn)行 操控時(shí)：采用攝像頭捕捉實(shí)體景物的反射光影差級單位秒數(shù)的變化頻率，根據(jù)該頻率系統(tǒng)判斷建立空間中的實(shí)體景物中的運(yùn)動目標(biāo)和靜止目標(biāo)。該過程是攝像頭捕捉到實(shí)體景物的運(yùn)動過程，從而判斷該景物是靜止的還是運(yùn)動的。

當(dāng)多個用戶采用各自的硬件平臺對3d景物進(jìn)行操控時(shí)，使用藍(lán)牙設(shè)備與系統(tǒng)定制的外置設(shè)備建立數(shù)據(jù)交換。藍(lán)牙設(shè)備分為定位裝置和便攜移動裝置，定位裝置的功能是：通過與多個硬件平臺之間的數(shù)據(jù)交換，進(jìn)行測量定位。便攜移動裝置的功能是與硬件平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，進(jìn)行測量定位。定位裝置即帶藍(lán)牙功能的靜止物體，便攜移動裝置為帶藍(lán)牙功能的運(yùn)動物體。

系統(tǒng)采用wifi的電波信號，計(jì)算硬件平臺與被測實(shí)際物體之間的實(shí)際距離，被測物體之間的距離，所述被測物體之間的距離是真實(shí)空間物體的坐標(biāo)點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)的距離，即獲得實(shí)際空間中物體的對撞關(guān)系，從而得到周圍空間景物的模糊輪廓。

當(dāng)多個用戶采用各自的硬件平臺對3d景物進(jìn)行操控時(shí)，系統(tǒng)通過藍(lán)牙設(shè)備交互不同3d空間的坐標(biāo)信息，計(jì)算交互校驗(yàn)數(shù)據(jù)并生成與現(xiàn)實(shí)空間最優(yōu)匹配的第三虛擬空間坐標(biāo)系，在此坐標(biāo)系中生成與現(xiàn)實(shí)景物坐標(biāo)對應(yīng)的虛擬坐標(biāo)。

s6中控制3d景物的動作時(shí)：硬件平臺與3d景物進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)記錄該數(shù)據(jù)信息和已定位數(shù)據(jù)的變化信息并給予調(diào)整指令，實(shí)時(shí)監(jiān)控在真實(shí)空間中出現(xiàn)的新的真實(shí)物體，將輪廓數(shù)據(jù)反饋并生出與之對應(yīng)的數(shù)字模型，采用規(guī)避，進(jìn)入、無視、互動的處理方式呈現(xiàn)在顯示設(shè)備屏幕中。

所述硬件平臺采用手機(jī)或平板電腦。

本發(fā)明公開的方法通過手機(jī)或平板電腦等移動顯示設(shè)備在真實(shí)場景中看到的三維虛擬動畫場景，能夠?qū)崿F(xiàn)與現(xiàn)實(shí)場景根據(jù)時(shí)間即時(shí)演算其空間定位及位移，并可以使用戶通過上述設(shè)備自由操控虛擬景物在現(xiàn)實(shí)場景中實(shí)時(shí)演算空間定位和位移，可以實(shí)現(xiàn)真人與虛擬景物的互動過程。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。