基于中央眼的场景重构方法及重构系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于中央眼的场景重构方法，其特征在于：计算机系统根据中央眼的位置重新构建在世界空间呈现的场景，使得经由人眼感知的场景与世界空间呈现的场景一致。本发明专利技术基于中央眼的场景重构方法，基于用户中央眼的位置信息，对计算机模拟的虚拟空间、虚拟场景进行重新构建，使得经由人眼感知的场景与世界空间呈现的场景一致，用于基于中央眼的视觉空间定向与计算机在交互过程中的判断达成一致，消除可能存在的视觉定向交互冲突，提高虚拟现实技术、增强现实技术和混合现实技术的交互性。

Scene reconstruction method and reconstruction system based on central eye

The invention discloses a scene reconstruction method based on the central eye, which is characterized in that a computer system reconstructs a scene presented in the world space according to the position of the central eye, so that the scene perceived by the human eye is consistent with the scene presented in the world space. Based on the location information of the user's central eye, the present invention reconstructs the computer-simulated virtual space and virtual scene so that the scene perceived by the human eye is consistent with the scene presented in the world space, and is used for the visual space orientation based on the central eye in the interactive process with the computer. In order to eliminate the possible visual orientation interaction conflicts and improve the interaction of virtual reality technology, augmented reality technology and hybrid reality technology.

【技术实现步骤摘要】
基于中央眼的场景重构方法及重构系统
本专利技术涉及一种基于中央眼的场景重构方法，以及一种基于中央眼的场景重构系统。
技术介绍
当人的两眼同时注视一个物体时，感知为单一物象的视觉过程叫做双眼视觉。双眼视功能除了要求人眼组织结构发育完善之外，还受一系列极为精致、灵活和协调的生理机能所统辖。有了双眼视觉，人类不仅能够获得物体的形状、大小和颜色的概念，还能获得物体的空间方向概念，能够正确地判断自身与客观环境之间的相对位置关系。判断自身与客观环境之间的相对位置关系的依据不是左眼或右眼，而是把两只眼睛看成是一个器官，用一个假想的眼睛来代表这个器官，这个假想的眼睛叫做中央眼，它位于两眼的中央位置附近偏后1到2厘米。中央眼是我们进行视觉空间定向的重要依据，也称为自我中心(Egocenter)，我们是依靠基于中央眼的视觉方向来确定客观环境中的物体与自身的相对空间位置(参考双目视觉空间定向理论Hering,E.Spatialsenseandmovementsoftheeye,1942)。和人的左右手类似，人的两眼功能也有可能存在差异。在某方面功能更强的左眼或右眼通常称为相应功能定义下的主导眼，中央眼的位置是主导眼在立体视觉空间定位方面的具体体现。在两眼视觉定位功能完美平衡的情况下，中央眼位置在双眼连线方向的坐标刚好在双眼正中央，如果某只眼睛的视觉定位功能更占优势，中央眼位置在双眼连线方向的坐标就会向该眼睛一方偏移，偏移量与优势程度成正比(参考Barbeito,R.&Ono,H.FourmethodsoflocatingtheegocenterAcomparisonoftheirpredictivevaliditiesandreliabilities.Behav.Res.MethodsInstrum.11,1–6,1979)。中央眼的位置存在个体差异。虚拟现实技术、增强现实技术和混合现实技术近年来发展迅速，它们通过创建虚拟空间、虚拟场景的方式让用户获得沉浸式体验，同时与计算机进行互动。交互性是衡量虚拟现实、增强现实和混合现实技术的一个重要指标，交互性是指用户对模拟的虚拟环境内物体的可操作程度，以及从虚拟环境得到反馈的自然程度。在虚拟现实技术、增强现实技术和混合现实技术的虚拟空间构建过程中，现有技术忽略了人双眼功能的差异性，忽略了用户的个体差异，默认人的左右眼完美平衡，在这样的默认设置下，计算机系统与用户的交互存在冲突，尤其是涉及中央眼的视觉空间定向时，这种冲突更加明显，具体表现在：目前计算机进行交互判断时，是认为用户以双眼连线的中心位置为依据进行视觉空间定向；而实际上，用户是以实际中央眼所在位置为依据进行视觉空间定向，两者的标准不同导致交互的冲突。目前，现有技术仅停留在不断提高计算机、立体显示设备性能的层面上，而尚未考虑人因、个体差异在交互过程中的重要影响。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于中央眼的场景重构方法，基于用户中央眼的位置信息，对计算机模拟的虚拟空间、虚拟场景进行重新构建，使得经由人眼感知的场景与世界空间呈现的场景一致，用于基于中央眼的视觉空间定向与计算机在交互过程中的判断达成一致，消除可能存在的视觉定向交互冲突，提高虚拟现实技术、增强现实技术和混合现实技术的交互性。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于中央眼的场景重构方法，计算机系统根据中央眼的位置重新构建在世界空间呈现的场景，使得经由人眼感知的场景与世界空间呈现的场景一致。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括世界空间呈现的场景被人眼感知的过程为：所述世界空间呈现的场景被拍摄，并以图像的形式在立体显示系统中显示，人眼从立体显示系统中看到的图像为人眼感知的场景。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述场景重构包括以下步骤，(1)计算机系统获取人眼的中央眼位置；(2)计算机系统根据所述中央眼位置来计算中央相机在世界空间的位置；(3)计算机系统根据步骤(2)中获得的中央相机在世界空间的位置来重新构建呈现在世界空间的场景。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括计算机系统根据所述中央眼位置来计算中央相机在世界空间的位置的步骤如下，(2.1)计算机系统获取中央眼在图像空间的位置[xce,yce,zce]T；所述图像空间为以人双眼连线的中心位置为坐标原点建立的坐标系；(2.2)计算机系统根据公式一计算中央相机在世界空间的位置[xcc,ycc,zcc]T；所述中央相机的位置为用于拍摄世界空间场景的两个相机的连线中心位置；为了解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种基于中央眼的场景重构系统，包括计算机模块，所述计算机模块用于根据中央眼的位置重新构建世界空间呈现的场景，使得经由人眼感知的场景与世界空间呈现的场景一致。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括其还包括立体摄像模块和立体显示模块；所述立体摄像模块用于拍摄世界空间中呈现的场景，将世界空间中呈现的场景转化成通过左右视图呈现的立体图像；所述立体摄像模块具有分别用于从两个不同视角拍摄世界空间中呈现的场景的两个相机；所述立体显示模块用于显示立体摄像模块转化的所述立体图像；人眼从所述立体显示模块中看到的图像为人眼感知的场景。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述计算机模块用于根据中央眼位置计算中央相机在世界空间的位置，并根据中央相机在世界空间的位置来重新构建呈现在世界空间的场景。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述用于获取中央眼在图像空间的位置[xce,yce,zce]T；计算机系统用于根据公式一计算中央相机在世界空间的位置[xcc,ycc,zcc]T；本专利技术基于中央眼的场景重构方法，基于用户中央眼的位置信息，对计算机模拟的虚拟空间、虚拟场景进行重新构建，使得经由人眼感知的场景与世界空间呈现的场景一致，用于基于中央眼的视觉空间定向与计算机在交互过程中的判断达成一致，消除可能存在的视觉定向交互冲突，提高虚拟现实技术、增强现实技术和混合现实技术的交互性。附图说明图1是本专利技术优选实施例中真实场景或计算机构建场景的获取原理图；图2是本专利技术优选实施例中虚拟场景呈现与感知原理图；图3是本专利技术优选实施例中基于中央眼的场景重构方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。实施例一本实施例公开了一种基于中央眼的场景重构方法，场景重构方法涉及四个坐标定义的空间，包括：世界空间，以W＝[Xw,Yw,Zw]T表示，用于表示真实场景空间或计算机模拟的场景空间。相机空间，以O＝[Xo,Yo,Zo]T表示，相机空间与世界空间之间可能存在平移关系，但是无旋转关系，机相机空间和世界空间的相应坐标是平行的。这里对应虚拟的“中央眼”的概念定义了虚拟的“中央相机”的概念。由于立体相机组中的两个相机可以做到功能几乎完全一致，因此“中央相机”的位置位于立体相机组两相机连线的中心位置。相机空间以“中央相机”的位置为坐标原点。基于以上相机空间与世界空间平行的关系，“中央相机”在世界空间的位置[xcc,ycc,zcc]T可以决定相机空间和世界空间的相对关系。图像空间，以I＝[Xi,Yi,Zi]T表示，图像空间以双眼连线的中心位置为坐标原点。感知空间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于中央眼的场景重构方法，其特征在于：计算机系统根据中央眼的位置重新构建在世界空间呈现的场景，使得经由人眼感知的场景与世界空间呈现的场景一致。

【技术特征摘要】
1.一种基于中央眼的场景重构方法，其特征在于：计算机系统根据中央眼的位置重新构建在世界空间呈现的场景，使得经由人眼感知的场景与世界空间呈现的场景一致。2.如权利要求1所述的基于中央眼的场景重构方法，其特征在于：世界空间呈现的场景被人眼感知的过程为：所述世界空间呈现的场景被拍摄，并以图像的形式在立体显示系统中显示，人眼从立体显示系统中看到的图像为人眼感知的场景。3.如权利要求2所述的基于中央眼的场景重构方法，其特征在于：所述场景重构包括以下步骤，(1)计算机系统获取人眼的中央眼位置；(2)计算机系统根据所述中央眼位置来计算中央相机在世界空间的位置；(3)计算机系统根据步骤(2)中获得的中央相机在世界空间的位置来重新构建呈现在世界空间的场景。4.如权利要求3所述的基于中央眼的场景重构方法，其特征在于：计算机系统根据所述中央眼位置来计算中央相机在世界空间的位置的步骤如下，(2.1)计算机系统获取中央眼在图像空间的位置[xce,yce,zce]T；所述图像空间为以人双眼连线的中心位置为坐标原点建立的坐标系；(2.2)计算机系统根据公式一计算中央相机在世界空间的位置[xcc,ycc,zcc]T；所述中央相...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏振平，顾敏明，雷岩，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32