实体影像与虚拟影像之间转换的方法及其系统技术方案

一种实体影像与虚拟影像之间转换的方法及其系统，该方法包括：设置不与使用者的视线重合的影像撷取装置；提供在该使用者的视线中距该使用者的不同距离的至少三个实体距离参考物，以该影像撷取装置撷取各该实体距离参考物的影像，进而得到由各该影像所分别对应的至少三个虚拟距离参考物所形成的极线；以计算单元根据各该实体距离参考物与各该虚拟距离参考物的位置对应关系得到第一关系。据此，本发明专利技术藉由使用与使用者为固定位置关系且不与使用者的视线重合的影像撷取装置，即能得到目标的实体位置。

【技术实现步骤摘要】
实体影像与虚拟影像之间转换的方法及其系统
本专利技术提供一种影像转换技术，尤指一种实体影像与虚拟影像之间转换的方法及其系统。
技术介绍
在现今实体与虚拟的影像撷取及转换的
中，可利用投影机对于物体平面投射出可见的特殊结构光(structurelight)，并透过与投影机架设于固定相对位置的摄影机拍照，撷取照射在物体表面的特殊结构光，从而对此影像进行分析与计算，以算得投影机与物体所在位置的距离。然而，由于必须对目标物体投射出可见光，故除了一般摄影机，仍需要一台投影机作为光源，并设置于暗室中，以便在物体上投射出不同能量位阶的结构光。且此一系统硬件架构携带不便，另由于在一般环境下所投射出的结构光容易受到其他光源影响，造成亮度衰减，导致运算结果不正确，不适合应用于携带式或穿戴型装置系统。而若使用具有偏光遮罩的固定式摄影机监控液晶荧幕，则偏光遮罩可以遮蔽掉液晶荧幕所投射出的单一相位光，但让其他相位的自然光通过，使得拍摄到的影像只会看到液晶荧幕的外框。当使用者使用激光笔照射液晶荧幕时，由于可以控制激光的光源方向，可以控制到不会被遮罩遮蔽，让摄影机可以侦测到激光点，进而计算激光在荧幕中的相对位置。接着透过荧幕边框上架设的感测器侦测滑鼠游标位置，与激光相对位置比对后，进而控制滑鼠游标移动，达成电脑指向功能。又若利用气垫式压力侦测器作为枕头改良上述使用具有偏光遮罩的固定式摄影机监控液晶荧幕的方法，则须让使用者运用头部对压力枕施压，进而控制架设有摄影机与激光笔的机械旋转云台，并利用摄影机影像计算得到激光投影在投影幕上的相对位置，达到指向功能。或者，先前技术也提出一种将激光笔结合在眼镜架上的方式，其让使用者可以带着眼镜架，藉由固定式摄影机拍摄激光位置执行指向功能。而此一方法并不局限于对电脑系统进行指向，也可应用于空间指向，用激光照射周遭物体，以告知周围的人们。然而，以上使用具有偏光遮罩的固定式摄影机监控液晶荧幕或将激光笔结合在眼镜架上的缺点在于需要发射出有色激光让摄影机拍摄到指向位置，这使得其他人都能知道使用者正在指向什么位置，缺乏隐私性。并且皆需要一固定位置的云台架设摄影机，故与利用投影机对于物体平面投射出可见的特殊结构光的方法一样有携带不便的缺点，不适合应用于携带式或穿戴型装置系统。因此，如何克服上述悉知实体与虚拟的影像撷取及转换的方法及系统不适合应用于携带式或穿戴型装置系统的诸多缺点是本领域技术人员的一大课题。
技术实现思路
有鉴于上述悉知技术的缺失，本专利技术提供一种实体影像与虚拟影像之间转换的方法及其系统，可适合应用于携带式或穿戴型装置系统。本专利技术的实体影像与虚拟影像之间转换的方法，包括：设置不与使用者的视线重合的影像撷取装置；提供在该使用者的视线中距该使用者的不同距离的至少三个实体距离参考物，以该影像撷取装置撷取该至少三个实体距离参考物的影像，进而得到由各该影像所分别对应的至少三个虚拟距离参考物所形成的极线；以及以耦接该影像撷取装置的计算单元根据该至少三个实体距离参考物与该至少三个虚拟距离参考物的位置对应关系，取得该至少三个实体距离参考物距该使用者的距离与该至少三个虚拟距离参考物在该极线中的位置之间的第一关系。本专利技术提供一种转换实体影像与虚拟影像的系统，包括：不与使用者的视线重合的影像撷取装置，其撷取在该使用者的视线中距该使用者的不同距离的至少三个实体距离参考物的影像，以得到由各该影像所分别对应的至少三个虚拟距离参考物所形成的极线；以及耦接该影像撷取装置的计算单元，其根据该至少三个实体距离参考物与该至少三个虚拟距离参考物的位置对应关系，以得到该至少三个实体距离参考物距该使用者的距离与该至少三个虚拟距离参考物在该极线中的位置之间的第一关系。本专利技术另提供一种转换实体影像与虚拟影像的系统，包括：不与使用者的视线重合的影像撷取单元，且该影像撷取单元撷取在该使用者的视线中至少为近似直线且距该使用者的不同已知距离的至少三个实体距离参考物的影像，以得到由各该影像所分别对应的至少三个虚拟距离参考物所形成的极线，而于提供在一实体平面上、在该使用者的视线中及已知彼此距离和实体位置的至少四个实体平面构成物之后，该影像撷取单元撷取该至少四个实体平面构成物的影像，以得到由各该影像所分别对应且构成虚拟平面之在该虚拟平面的已知位置的至少四个虚拟平面构成物，且在该实体平面中提供第五目标之后，该影像撷取单元撷取该第五目标的影像于该极线中，以产生对应该第五目标的第五虚拟目标；以及与该影像撷取单元耦接的计算单元，且该计算单元以该至少三个实体距离参考物与该至少三个虚拟距离参考物的位置对应关系得到该至少三个实体距离参考物距该使用者的距离与该至少三个虚拟距离参考物在该极线中的位置之间的第一关系，而该计算单元经由该第一关系而得到该至少四个实体平面构成物距该使用者的距离，且该计算单元以该至少四个实体平面构成物的实体位置与该至少四个虚拟平面构成物在该虚拟平面的位置之间的对应关系得到一座标转换矩阵，再者，该计算单元以该虚拟平面中的该极线中的所有虚拟点的位置经由该座标转换矩阵得到该虚拟平面中的该极线中的所有虚拟点所对应的所有实体空间点在该实体平面的位置，另该计算单元以该至少四个实体平面构成物的已知彼此距离和距该使用者的距离、以及该所有实体空间及该第五目标在该实体平面的位置得到该所有实体空间点距该使用者的距离，又该计算单元以该虚拟平面中的该极线中的所有虚拟点的位置与该所有实体空间点距该使用者的距离得到第三关系，之后，该计算单元比对该第一关系与该第三关系以得到二者的交点。本专利技术藉由使用与使用者为固定位置关系且不与使用者的视线重合的影像撷取装置撷取实体的影像以产生虚拟影像，且以计算单元利用实体的实体位置与虚拟影像在虚拟空间(画素座标)中的虚拟位置之间的位置关系得到目标的实体位置，从而可适合应用于携带式或穿戴型装置系统。附图说明图1为说明根据本专利技术的一种实体影像与虚拟影像之间转换的方法的流程图；图2为搭配图1的说明示意图；图3为由图1的流程图所得到的结果关系图；图4为说明根据本专利技术的一种实体影像与虚拟影像之间转换的方法的一实施例的流程图；图5为搭配图4的说明示意图；图6为说明根据本专利技术的一种实体影像与虚拟影像之间转换的方法的另一实施例的流程图；图7为搭配图6的说明示意图；图8为说明根据本专利技术的一种实体影像与虚拟影像之间转换的方法的再一实施例的流程图；图9为搭配图8的说明示意图；图10为图9的特定实施例示意图；图11为由图8的流程图所得到的结果关系图；图12为说明根据本专利技术的一种实体影像与虚拟影像之间转换的方法的又一实施例的流程图；图13为搭配图13的说明示意图；以及图14为由图12的流程图所得到的结果关系图。符号说明C影像撷取装置C1第一影像撷取装置C2第二影像撷取装置E使用者EL视线EL’极线G视觉装置LR1第一关系曲线LR2第二关系曲线LR3第三关系线段O1第一目标O1’第一虚拟目标O2第二目标O2’第二虚拟目标O3第三目标O3’第三虚拟目标O41～O4x第四目标O41’～O4n’第四虚拟目标O41”～O4n”第四投影目标O5第五目标O5’第五虚拟目标P计算单元R1第一实体距离参考物R1’第一虚拟距离参考物R2第二实体距离参考物R2’第二虚拟距离参考物R3第三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实体影像与虚拟影像之间转换的方法，其特征为，该方法包括：设置不与使用者的视线重合的影像撷取装置；提供在该使用者的视线中距该使用者的不同距离的至少三个实体距离参考物，以该影像撷取装置撷取该至少三个实体距离参考物的影像，进而得到由各该影像所分别对应的至少三个虚拟距离参考物所形成的极线；以及以耦接该影像撷取装置的计算单元根据该至少三个实体距离参考物与该至少三个虚拟距离参考物的位置对应关系，取得该至少三个实体距离参考物距该使用者的距离与该至少三个虚拟距离参考物在该极线中的位置之间的第一关系。

【技术特征摘要】
2016.05.20 TW 1051157041.一种实体影像与虚拟影像之间转换的方法，其特征为，该方法包括：设置不与使用者的视线重合的影像撷取装置；提供在该使用者的视线中距该使用者的不同距离的至少三个实体距离参考物，以该影像撷取装置撷取该至少三个实体距离参考物的影像，进而得到由各该影像所分别对应的至少三个虚拟距离参考物所形成的极线；以及以耦接该影像撷取装置的计算单元根据该至少三个实体距离参考物与该至少三个虚拟距离参考物的位置对应关系，取得该至少三个实体距离参考物距该使用者的距离与该至少三个虚拟距离参考物在该极线中的位置之间的第一关系。2.如权利要求1所述的方法，其特征为，在得到该第一关系之后，该方法更包括：在该至少三个实体距离参考物构成的直线的延伸方向中提供第一目标，以该影像撷取装置撷取该第一目标的影像于该极线的延伸方向中，进而得到在该极线的延伸方向中的第一虚拟目标及该第一虚拟目标的位置；以及令该计算单元以该至少三个实体距离参考物、该至少三个虚拟距离参考物及该第一虚拟目标的位置对应关系经由该第一关系得到该第一目标距该使用者的距离。3.如权利要求2所述的方法，其特征为，该计算单元利用交比(crossratio)方程式得到该第一目标距该使用者的距离。4.如权利要求1所述的方法，其特征为，在得到该第一关系之后，该方法更包括：提供距该使用者的已知距离的第二目标于该使用者的视线中；令该计算单元以该第一关系得到该第二目标于该极线的延伸方向中所对应的第二虚拟目标的位置；令该使用者的视线对应所欲的第三目标，且令该影像撷取装置撷取该第三目标的影像为于该极线的延伸方向中的第三虚拟目标；以及令该计算单元比对该第二虚拟目标的位置与该第三虚拟目标的位置。5.如权利要求4所述的方法，其特征为，该第二目标、该第二虚拟目标、该第三目标及该第三虚拟目标的数目为多个，而提供该第二目标至该影像撷取装置撷取该第三目标的影像的步骤为循环进行后再进行该计算单元比对各该第二虚拟目标的位置与各该第三虚拟目标的位置的步骤，或者提供该第二目标至该计算单元比对各该第二虚拟目标的位置与各该第三虚拟目标的位置的步骤为重复完整进行。6.如权利要求1所述的方法，其特征为，撷取该至少三个实体距离参考物的影像以该影像撷取装置进行，且设置不与该使用者的视线重合及位置相异于该影像撷取装置的另一影像撷取装置，而在得到该第一关系之后，更包括：提供已知彼此的实体位置关系的多个第四目标于该使用者的视线中；令该另一影像撷取装置撷取该使用者的影像；判定该使用者的实体位置以得到该使用者距各该第四目标的距离，令该计算单元得到该使用者距各该第四目标的距离，且令该影像撷取装置撷取各该第四目标的影像以形成该极线的延伸方向中已知虚拟位置的多个第四虚拟目标；令该计算单元以各该第四目标的距该使用者的实体距离与对应各该第四目标的各该第四虚拟目标的已知各该虚拟位置得到第二关系；以及令该计算单元比对该第一关系与该第二关系以得到二者的交点。7.如权利要求6所述的方法，其特征为，各该第四虚拟目标附加有识别讯息。8.如权利要求1所述的方法，其特征为，于该影像撷取装置撷取该至少三个实体距离参考物的影像之前，以位于该至少三个实体距离参考物与该使用者之间的视觉装置而令与该三个实体距离参考物排成一列的标记出现。9.如权利要求1所述的方法，其特征为，于得到该第一关系之后，更包括：提供在一实体平面上、在该使用者的视线中及已知彼此距离和实体位置的至少四个实体平面构成物，且以该影像撷取单元撷取该至少四个实体平面构成物的影像，以得到由各该影像所分别对应且构成虚拟平面之在该虚拟平面的已知位置的至少四个虚拟平面构成物，而该至少四个实体平面构成物距该使用者的距离藉由该计算单元经由该第一关系而得到；该计算单元以该至少四个实体平面构成物的实体位置与该至少四个虚拟平面构成物在该虚拟平面的位置之间的对应关系而得到一座标转换矩阵；在该实体平面中提供第五目标，且该影像撷取单元撷取该第五目标的影像于该极线中，以产生对应该第五目标的第五虚拟目标；该计算单元以该虚拟平面中的该极线中的所有虚拟点及该第五虚拟目标的位置经由该座标转换矩阵得到该虚拟平面中的该极线中的所有虚拟点所对应的所有实体空间点在该实体平面的位置；该计算单元以该至少四个实体平面构成物的已知彼此距离和距该使用者的距离、以及该所有实体空间点在该实体平面的位置得到该所有实体空间点距该使用者的距离；该计算单元以该虚拟平面中的该极线中的所有虚拟点及该第五虚拟目标的位置与该所有实体空间点距该使用者的距离得到第三关系；以及该计算单元比对该第一关系与该第三关系以得到二者的交点。10.如权利要求9所述的方法，其特征为，该座标转换矩阵为单应性(homography)矩阵，且该计算单元得到该所有实体空间点...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄仁辉，谢易育，魏羽涵，
申请(专利权)人：财团法人交大思源基金会，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71