本發(fā)明涉及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于室內(nèi)定位的AR場(chǎng)景渲染方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科技技術(shù)的不斷進(jìn)步，社會(huì)信息化和數(shù)字化水平的逐步提升，在可穿戴設(shè)備興起的推動(dòng)下，各類AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，Augmented Reality）設(shè)備層出不窮。伴隨著設(shè)備的移動(dòng)化和圖像處理技術(shù)的不斷突破，結(jié)合人工智能和云計(jì)算的不斷深入，AR在移動(dòng)設(shè)備上的應(yīng)用也越來越豐富多樣，AR技術(shù)在旅游、游戲、社交娛樂、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事和文化等領(lǐng)域已有著很好的應(yīng)用。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新興計(jì)算機(jī)應(yīng)用和人機(jī)交互技術(shù)，其融合了計(jì)算機(jī)視覺、圖像學(xué)、圖像處理、多傳感器和顯示技術(shù)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了將計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體準(zhǔn)確地疊加到真實(shí)場(chǎng)景，成功地構(gòu)建真實(shí)與虛擬場(chǎng)景無縫融合，從而達(dá)到對(duì)真實(shí)場(chǎng)景的增強(qiáng)，拓展和增強(qiáng)用戶對(duì)周圍世界的感知。由于智能終端計(jì)算能力及云計(jì)算能力的增強(qiáng)、移動(dòng)電子商務(wù)、真實(shí)場(chǎng)景體驗(yàn)、信息搜索推送、定位信息服務(wù)的需求使得增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)有著巨大的市場(chǎng)價(jià)值，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)得到移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、各大高校以及研究院的進(jìn)一步深入拓展與研究。

目前，有提出利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)商品信息的獲取方法，在一定程度上能夠給用戶商品三維圖像信息的體驗(yàn)，了解商品的具體形態(tài)，但是標(biāo)識(shí)信息為二維碼，只能應(yīng)用于特定的商品，信息的獲取也需進(jìn)行近距離掃描完成；支付寶平臺(tái)推出AR紅包，基于位置信息服務(wù)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將原有的單純線上溝通，變成線上線下的互動(dòng)，增加了趣味性和互動(dòng)性，但是位置信息服務(wù)是基于室外定位方式，在室內(nèi)的定位效果不是很理想，存在一定的局限性，真實(shí)場(chǎng)景與虛擬照片的匹配方法也沒有做進(jìn)一步的創(chuàng)新，圖像匹配的效率和效果還可以進(jìn)一步的提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于室內(nèi)定位的AR場(chǎng)景渲染方法，借助室內(nèi)定位、人工智能、云計(jì)算、圖像處理和圖像識(shí)別等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)場(chǎng)景區(qū)域的框定，照片信息數(shù)據(jù)庫的快速構(gòu)建，AR場(chǎng)景渲染時(shí)圖像的高效提取和識(shí)別，達(dá)到真實(shí)場(chǎng)景的AR生成，增強(qiáng)用戶的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景及時(shí)化、精確化和真實(shí)化體驗(yàn)。

本發(fā)明一種基于室內(nèi)定位的AR場(chǎng)景渲染方法，包括如下步驟：

步驟一、對(duì)室內(nèi)場(chǎng)景進(jìn)行分區(qū)域拍照，生成記錄有拍攝位置、拍攝方向、拍攝角度信息的室內(nèi)場(chǎng)景圖片；對(duì)所述室內(nèi)場(chǎng)景圖片進(jìn)行特征點(diǎn)信息提取，建立包含有特征點(diǎn)信息的室內(nèi)場(chǎng)景圖片數(shù)據(jù)庫；

步驟二、利用移動(dòng)設(shè)備的攝像頭獲取其當(dāng)前所在室內(nèi)位置、角度、方向信息的同時(shí)抓取即時(shí)預(yù)覽圖像，將所述預(yù)覽圖像與步驟一中所述的室內(nèi)場(chǎng)景圖片數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配，確定最匹配室內(nèi)場(chǎng)景圖片；

步驟三、計(jì)算所述預(yù)覽圖像相對(duì)于所述最匹配室內(nèi)場(chǎng)景圖片的偏差，所述偏差包括所述預(yù)覽圖像相對(duì)于所述最匹配室內(nèi)場(chǎng)景圖片的旋轉(zhuǎn)角度；

步驟四、計(jì)算所述最匹配室內(nèi)場(chǎng)景圖片在AR場(chǎng)景中的對(duì)應(yīng)位置，調(diào)取相應(yīng)的AR場(chǎng)景渲染素材；根據(jù)步驟三中的所述偏差調(diào)整最匹配室內(nèi)場(chǎng)景圖，將調(diào)整后的最匹配室內(nèi)場(chǎng)景圖顯示在AR場(chǎng)景中，所述調(diào)整后的最匹配室內(nèi)場(chǎng)景圖與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的真實(shí)位置相對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)AR場(chǎng)景的渲染和生成。

進(jìn)一步的，步驟一中拍攝位置為拍攝點(diǎn)的三軸坐標(biāo)，坐標(biāo)原點(diǎn)根據(jù)需求確定；拍攝方向?yàn)橄鄼C(jī)中心線在水平面上的投影線與正北方向的夾角；拍攝角度為相機(jī)中心線與水平面之間的夾角。

進(jìn)一步的，步驟一中拍攝位置的確定采用藍(lán)牙-定位信標(biāo)的室內(nèi)定位技術(shù)；所述包含有特征點(diǎn)信息的室內(nèi)場(chǎng)景圖片數(shù)據(jù)庫上傳到服務(wù)器或云端。

進(jìn)一步的，步驟二中的移動(dòng)設(shè)備包括游戲機(jī)設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備。

進(jìn)一步的，步驟二中所述預(yù)覽圖像與所述室內(nèi)場(chǎng)景圖片數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配，確定最匹配室內(nèi)場(chǎng)景圖片的具體方法包括：

步驟2.1 根據(jù)所述移動(dòng)設(shè)備攝像頭當(dāng)前所在的室內(nèi)位置、角度、方向信息，從所述室內(nèi)場(chǎng)景圖片數(shù)據(jù)庫篩選出備選圖片組；

步驟2.2 對(duì)所述預(yù)覽圖像進(jìn)行特征點(diǎn)提取，與所述備選圖片組進(jìn)行特征點(diǎn)信息識(shí)別比對(duì)，確定最匹配室內(nèi)場(chǎng)景圖片。

進(jìn)一步的，步驟2.1中，所述備選圖片組中的每張圖片的拍攝位置滿足如下條件：

1）所述移動(dòng)設(shè)備攝像頭的位置與備選圖片拍攝位置的距離小于設(shè)定閾值A(chǔ)；

2）移動(dòng)設(shè)備攝像頭的方向與備選照片的拍攝方向偏差小于設(shè)定閾值B；

3）備選照片的尺寸在扇形區(qū)域的部分大于設(shè)定閾值C，所述扇形區(qū)域由移動(dòng)設(shè)備攝像頭的可視角度、位置、方向所確定。

進(jìn)一步的，所述設(shè)定閾值A(chǔ)為0.2m-20m，所述設(shè)定閾值B為15⁰-25⁰，所述設(shè)定閾值C為80-90%。-

進(jìn)一步的，步驟2.2中，最匹配室內(nèi)場(chǎng)景圖片為從所述備選圖片組中選取的，與所述預(yù)覽圖像特征點(diǎn)比對(duì)具有最多共同特征點(diǎn)的備選圖片。

本發(fā)明的有益效果為：室內(nèi)場(chǎng)景圖片數(shù)據(jù)庫中的圖片自帶定位、角度、方向信息，篩選備選照片組時(shí)大大縮小了搜索范圍，極大提高了獲取備選圖片組的效率、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性；根據(jù)圖片特征點(diǎn)信息快速選定最匹配室內(nèi)場(chǎng)景圖片及與預(yù)覽圖像的偏差，調(diào)整偏差最終實(shí)現(xiàn)室內(nèi)AR場(chǎng)景的渲染和生成，給予用戶最快捷、真實(shí)、穩(wěn)定的交互實(shí)景體驗(yàn)；本方法基于室內(nèi)定位技術(shù)，突破圖像獲取和識(shí)別的速度緩慢的局限，規(guī)避室內(nèi)AR場(chǎng)景渲染不穩(wěn)定、不準(zhǔn)確的缺陷，真正建立完善的室內(nèi)AR場(chǎng)景生成方法，實(shí)現(xiàn)圖像獲取速度快、識(shí)別率高、準(zhǔn)確性強(qiáng)、場(chǎng)景渲染真的高效模式。

附圖說明

圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例中建立室內(nèi)場(chǎng)景圖片數(shù)據(jù)庫的流程示意圖。

圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例一種基于室內(nèi)定位的AR場(chǎng)景渲染方法的具體流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下文將結(jié)合具體附圖詳細(xì)描述本發(fā)明具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意的是，下述實(shí)施例中描述的技術(shù)特征或者技術(shù)特征的組合不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是孤立的，它們可以被相互組合從而達(dá)到更好的技術(shù)效果。在下述實(shí)施例的附圖中，各附圖所出現(xiàn)的相同標(biāo)號(hào)代表相同的特征或者部件，可應(yīng)用于不同實(shí)施例中。

本發(fā)明實(shí)施例一種基于室內(nèi)定位的AR場(chǎng)景渲染方法，包括如下步驟：

步驟一、對(duì)室內(nèi)場(chǎng)景進(jìn)行分區(qū)域拍照，生成記錄有拍攝位置、拍攝方向、拍攝角度信息的室內(nèi)場(chǎng)景圖片；對(duì)所述室內(nèi)場(chǎng)景圖片進(jìn)行特征點(diǎn)信息提取，建立包含有特征點(diǎn)信息的室內(nèi)場(chǎng)景圖片數(shù)據(jù)庫；

步驟二、利用移動(dòng)設(shè)備的攝像頭獲取其當(dāng)前所在室內(nèi)位置、角度、方向信息的同時(shí)抓取即時(shí)預(yù)覽圖像，將所述預(yù)覽圖像與步驟一中所述的室內(nèi)場(chǎng)景圖片數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配，確定最匹配室內(nèi)場(chǎng)景圖片；

步驟三、計(jì)算所述預(yù)覽圖像相對(duì)于所述最匹配室內(nèi)場(chǎng)景圖片的偏差，所述偏差包括所述預(yù)覽圖像相對(duì)于所述最匹配室內(nèi)場(chǎng)景圖片的旋轉(zhuǎn)角度；

步驟四、計(jì)算所述最匹配室內(nèi)場(chǎng)景圖片在AR場(chǎng)景中的對(duì)應(yīng)位置，調(diào)取相應(yīng)的AR場(chǎng)景渲染素材；根據(jù)步驟三中的所述偏差調(diào)整最匹配室內(nèi)場(chǎng)景圖，將調(diào)整后的最匹配室內(nèi)場(chǎng)景圖顯示在AR場(chǎng)景中，所述調(diào)整后的最匹配室內(nèi)場(chǎng)景圖與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的真實(shí)位置相對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)AR場(chǎng)景的渲染和生成。

步驟一中拍攝位置為拍攝點(diǎn)的三軸坐標(biāo)，坐標(biāo)原點(diǎn)根據(jù)需求確定；拍攝方向?yàn)橄鄼C(jī)中心線在水平面上的投影線與正北方向的夾角；拍攝角度為相機(jī)中心線與水平面之間的夾角。

步驟一中拍攝位置的確定可采用藍(lán)牙-定位信標(biāo)的室內(nèi)定位技術(shù)；也可以采用其他已知的室內(nèi)定位技術(shù)；所述包含有特征點(diǎn)信息的室內(nèi)場(chǎng)景圖片數(shù)據(jù)庫上傳存儲(chǔ)到服務(wù)器或云端，當(dāng)需要下載時(shí)，可直接從云端或服務(wù)器下載。

步驟二中的移動(dòng)設(shè)備包括游戲機(jī)設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備。

步驟二中所述預(yù)覽圖像與所述室內(nèi)場(chǎng)景圖片數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配，確定最匹配室內(nèi)場(chǎng)景圖片的具體方法包括：

步驟2.1 根據(jù)所述移動(dòng)設(shè)備攝像頭當(dāng)前所在的室內(nèi)位置、角度、方向信息，從所述室內(nèi)場(chǎng)景圖片數(shù)據(jù)庫篩選出備選圖片組；所述備選圖片組中的每張圖片的拍攝位置滿足如下條件（優(yōu)選的，滿足以下條件的所有室內(nèi)場(chǎng)景圖片均應(yīng)該包括在備選圖片組中）：

1）所述移動(dòng)設(shè)備攝像頭的位置與備選圖片拍攝位置的距離小于設(shè)定閾值A(chǔ)；

2）移動(dòng)設(shè)備攝像頭的方向與備選照片的拍攝方向偏差小于設(shè)定閾值B；

3）備選照片的尺寸在扇形區(qū)域的部分大于設(shè)定閾值C，所述扇形區(qū)域由移動(dòng)設(shè)備攝像頭的可視角度、位置、方向所確定。所述設(shè)定閾值A(chǔ)為0.2m-20m，所述設(shè)定閾值B為15⁰-25⁰，所述設(shè)定閾值C為80-90%。具體閾值A(chǔ)、B、C根據(jù)具體需求的不同在上述范圍內(nèi)加以確定。

步驟2.2 對(duì)所述預(yù)覽圖像進(jìn)行特征點(diǎn)提取，與所述備選圖片組進(jìn)行特征點(diǎn)信息識(shí)別比對(duì)，確定最匹配室內(nèi)場(chǎng)景圖片；最匹配室內(nèi)場(chǎng)景圖片為從所述備選圖片組中選取的，與所述預(yù)覽圖像特征點(diǎn)比對(duì)具有最多共同特征點(diǎn)的備選圖片。

圖1為本發(fā)明中建立室內(nèi)場(chǎng)景圖片數(shù)據(jù)庫的一種具體流程（但不限于該流程），對(duì)室內(nèi)區(qū)域進(jìn)行相機(jī)拍照，結(jié)合室內(nèi)藍(lán)牙定位信標(biāo)和相機(jī)本身的可視角度、方向信息，生成帶有位置、可視角度、方向信息的照片。對(duì)生成的照片進(jìn)行圖像處理，設(shè)定圖片深度，框定和裁剪所需要的照片格式，保存圖像信息上傳至云端或服務(wù)器，形成數(shù)據(jù)庫。對(duì)云端或者服務(wù)器端的照片進(jìn)行特征化處理，標(biāo)定每張照片特征點(diǎn)信息，從而構(gòu)建室內(nèi)場(chǎng)景區(qū)域照片信息數(shù)據(jù)庫。依托藍(lán)牙室內(nèi)定位等技術(shù)，照片信息特征更加豐富，加以特征點(diǎn)的標(biāo)定和處理，為后期的室內(nèi)AR場(chǎng)景的圖像的提取和識(shí)別提供更加穩(wěn)定、可靠、準(zhǔn)確和快速的途徑。

圖2示出了本發(fā)明場(chǎng)景渲染方法的一種具體流程（但不限于該流程），在完成室內(nèi)場(chǎng)景照片信息數(shù)據(jù)庫構(gòu)建的基礎(chǔ)上，當(dāng)進(jìn)入室內(nèi)，打開游戲或者醫(yī)療等移動(dòng)設(shè)備的攝像頭，獲取當(dāng)前位置、可視角度和方向信息，通過判斷與數(shù)據(jù)庫中圖片的信息是否一致，從服務(wù)器上抽取備選圖片組。由于圖片本身帶有定位信息和角度與方向信息，以及特征化處理時(shí)設(shè)置一定的冗余度，抽取圖片時(shí)依據(jù)相關(guān)信息，縮小了搜索范圍，獲取偏離位置接近的圖片，從而大大提高了獲取圖片的效率，保障了備選照片的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，在此基礎(chǔ)上，從數(shù)據(jù)庫下載備選圖片特征信息，在打開移動(dòng)設(shè)備攝像頭獲取當(dāng)前位置、可視角度和方向的同時(shí)，會(huì)抓取當(dāng)前攝像頭圖像預(yù)覽信息，對(duì)獲取的預(yù)覽圖像進(jìn)行特征化處理，處理完成后與之前下載好的備選圖片特征信息進(jìn)行識(shí)別比對(duì)，篩選出最匹配室內(nèi)場(chǎng)景圖片，圖像識(shí)別比對(duì)成功后，計(jì)算得到原圖片在AR場(chǎng)景中的真實(shí)位置，調(diào)取AR場(chǎng)景渲染素材，反向推算出照片旋轉(zhuǎn)或者偏移的角度，結(jié)合額外的信息疊加，自動(dòng)調(diào)整到現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的真實(shí)位置顯示，從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)AR場(chǎng)景的渲染和生成，給予用戶最快捷、真實(shí)、穩(wěn)定的交互實(shí)景體驗(yàn)。

本發(fā)明的有益效果為：室內(nèi)場(chǎng)景圖片數(shù)據(jù)庫中的圖片自帶定位、角度、方向信息，篩選備選照片組時(shí)大大縮小了搜索范圍，極大提高了獲取備選圖片組的效率、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性；根據(jù)圖片特征點(diǎn)信息快速選定最匹配室內(nèi)場(chǎng)景圖片及與預(yù)覽圖像的偏差，調(diào)整偏差最終實(shí)現(xiàn)室內(nèi)AR場(chǎng)景的渲染和生成，給予用戶最快捷、真實(shí)、穩(wěn)定的交互實(shí)景體驗(yàn)；本方法基于室內(nèi)定位技術(shù)，突破圖像獲取和識(shí)別的速度緩慢的局限，規(guī)避室內(nèi)AR場(chǎng)景渲染不穩(wěn)定、不準(zhǔn)確的缺陷，真正建立完善的室內(nèi)AR場(chǎng)景生成方法，實(shí)現(xiàn)圖像獲取速度快、識(shí)別率高、準(zhǔn)確性強(qiáng)、場(chǎng)景渲染真的高效模式。

本文雖然已經(jīng)給出了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明精神的情況下，可以對(duì)本文的實(shí)施例進(jìn)行改變。上述實(shí)施例只是示例性的，不應(yīng)以本文的實(shí)施例作為本發(fā)明權(quán)利范圍的限定。