一种基于增强现实的虚实互反射方法、装置、介质及设备制造方法及图纸

本申请涉及增强现实技术领域，提供一种基于增强现实的虚实互反射方法等。本申请进行现实场景建模,形成现实环境层；所述现实环境形成现实物体模型bg；虚拟物体渲染层形成虚拟物体fg；将所述虚拟物体在现实环境的反射数据渲染处理后形成虚拟到现实环境反射层；同时，将所述现实物体模型在虚拟物体上的反射数据渲染处理后作为现实到虚拟物体反射层；将虚拟到现实环境反射层、现实到虚拟物体反射层、现实环境层以及虚拟物体渲染层进行虚实融合，获取带有虚实物体互反射数据的合成结果。本申请基于虚实融合的思想，对不同反射信息分开处理，再利用多图层框架技术灵活快速地存储反射信息，最终实现了虚实物体的互反射。

A method, device, medium and device of virtual reality mutual reflection based on Augmented Reality

【技术实现步骤摘要】
一种基于增强现实的虚实互反射方法、装置、介质及设备
本申请涉及增强现实(AR)
，具体而言，涉及一种基于增强现实的虚实互反射方法、装置、介质及设备。
技术介绍
虚实融合是增强现实(AR)领域的最终目的，即将真实场景与虚拟场景无违和的叠加。而光照一致性是虚实融合研究的关键问题之一，是指光源对真实场景与虚拟场景的阴影分布、明暗效果与现实效果一致。他体现了现实场景中的光照对虚实对象产生的影响，如明暗、阴影、反射等。目前市面上的虚拟演播厅或者AR应用等节目中，大多场景侧重于对虚实物体明暗和阴影效果的处理，缺乏在动态光照下现实物体对虚拟物体及虚拟物体对周围环境反射效果的研究。在有反射的场景中，基本都是虚拟物体对虚拟环境的反射，没有虚拟物体对现实环境的反射。该难点在于实时获得现实环境的材质信息难度高，各材质的漫反射分量、镜面反射分量信息计算量大，不可控因素多。随着材质多样性、场景复杂性的增加，仅实现虚实物体的阴影融合是不够的，物体的材质体现光线是如何被反射，描述了物体对光线的反射特征，如反射光的强度、颜色信息等。良好的反射能进一步加深虚实结合场景的真实感和沉浸感。
技术实现思路
本申请提供一种基于增强现实的虚实互反射方法、装置、介质及设备，以解决现有技术的技术问题。本申请基于虚实融合的思想，对不同反射信息分开处理，再利用多图层框架技术灵活快速地存储反射信息，最终实现了虚实物体的互反射，体现了光照一致性，达到了实时性。本申请的实施例通过如下方式实现：一种基于增强现实的虚实互反射方法包括：进行现实场景建模,形成现实环境层；所述现实环境形成现实物体模型bg；虚拟物体渲染层形成虚拟物体fg；通过对虚实场景进行标定、配准，用以实现现实环境与虚拟场景处于同一的世界坐标系；其中，所述虚拟物体渲染层通过虚拟场景形成；将所述虚拟物体在现实环境的反射数据渲染处理后形成虚拟到现实环境反射层；同时，将所述现实物体模型在虚拟物体上的反射数据渲染处理后作为现实到虚拟物体反射层；将虚拟到现实环境反射层、现实到虚拟物体反射层、现实环境层以及虚拟物体渲染层进行虚实融合，获取带有虚实物体互反射的合成结果。优选的，所述现实到虚拟物体反射层具体形成过程是：将所述现实物体模型导入三维渲染引擎地图中，并对现实物体模型进行纹理贴图，边缘平滑操作；利用BRDF反射算法计算现实物体模型在虚拟物体上的反射数据作为现实到虚拟物体反射层；同时剔除现实场景物体模型，不渲染现实物体模型。优选的，所述虚拟到现实环境反射层具体形成过程是：将虚拟物体进行预处理，即利用虚拟物体的alpha通道，进行边缘平滑操作；参考全局光照明模型，计算现实背景中现实物体的反射系数k；根据公式reflection＝k*fg+(1-k)*bg近似插值计算虚拟物体到现实物体模型的反射数据，所述反射数据形成虚拟到现实环境反射层。一种基于增强现实的虚实互反射装置，其特征在于，包括：虚实三维场景形成模块，用于进行现实场景建模,形成现实环境层；所述现实环境形成现实物体模型bg；虚拟物体渲染层形成虚拟物体fg；通过对虚实场景进行标定、配准，用以实现现实环境与虚拟场景处于同一的世界坐标系；其中，所述虚拟物体渲染层通过虚拟场景形成；反射层形成模块，用于将所述虚拟物体的反射量渲染处理后形成虚拟到现实环境反射层；同时，将所述现实物体模型在虚拟物体上的反射数据渲染处理后作为现实到虚拟物体反射层；虚拟融合模块，用于将虚拟到现实环境反射层、现实到虚拟物体反射层、现实环境层以及虚拟物体渲染层进行虚实融合，获取带有虚拟物体互反射的场景。一种计算机可读存储介质所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的基于增强现实的虚实互反射方法的步骤。一种基于增强现实的虚实互反射设备包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述的基于增强现实的虚实互反射方法的步骤。技术效果：本专利技术的反射提取算法能完整的获得现实物体到虚拟物体及虚拟物体到现实环境的反射信息，不会丢失关键信息，体现出虚实融合的光照一致性。对于虚拟物体对现实环境的反射，本专利技术将虚拟对象的反射信息进行处理，规避了漫反射、镜面反射分量计算，将反射信息保存为反射层，最后将反射层输出，实现虚拟物体对现实环境的反射，是本专利技术能实现反射虚实融合的创新点和关键点。对于现实物体对虚拟物体的反射，本专利技术将现实物体建模，并与虚拟物体配准至同一世界坐标系，然后将渲染后的反射信息存储在反射层，不渲染现实物体，仅将反射层与现实环境层、虚拟物体渲染层进行融合，是本专利技术能实现现实到虚拟物体反射的重点。本专利技术基于多图层框架计算并存储反射信息，是能够实现动态虚实融合实时性的重点。在性能方面，本专利技术将反射数据通过多图层框架实现的最终虚拟现实融合效果，帧率稳定，且GPU占用在50％以下，既能保证不同复杂场景的流畅性又能实现动态虚实场景的实时性。在应用场景方面，本专利技术涉及场景广播电视电影节目制作，游戏类、科技类、展厅类等众多AR的应用场景。且可移植性强，可以以插件的形式支持主流引擎，且操作简单。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本申请实施例提供的流程图；图2为本申请实施例提供的虚拟物体到现实物体的反射生成图；具体实施方式下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。请参照图1，基于增强现实的虚实互反射方法应用于各个需要应用场景，例如摄像机相机视角的现实场景作为背景，在场景中获取真实光源后，将相机视角作为视点，以相机视角捕捉的画面作为现实环境。根据现实环境建模现实物体、配准虚实场景、并进行反射计算。本专利技术实施例提供了一种基于增强现实的虚实互反射方法，具体包括:步骤101：进行现实场景建模,形成现实环境层；所述现实环境形成现实物体模型bg；虚拟物体渲染层形成虚拟物体fg；通过对虚实场景进行标定、配准，用以实现现实环境与虚拟场景处于同一的世界坐标系；其中，所述虚拟物体渲染层通过虚拟场景形成；其中现实场景建模可以是通过摄像机等图像采集装置获取现实背景数据后对现实背景中的现实物体建模；例如：静态物体采用双目立体视觉建模的方式提取现实物体模型，人物采用人物板三维建模的方式实时获取近似的人物三维模型。步骤102：将所述虚拟物体在现实环境的反射数据渲染处理后形成虚拟到现实环境反射层；同时，将所述现实物体模型在虚拟物体上的反射数据渲染处理后作为现实到虚拟物体反射层；步骤103：将虚拟到现实环境反射层、现实到虚拟物体反射层、现实环境层以及虚拟物体渲染层进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于增强现实的虚实互反射方法,其特征在于包括:/n进行现实场景建模,形成现实环境层；所述现实环境形成现实物体模型bg；虚拟物体渲染层形成虚拟物体fg；通过对虚实场景进行标定、配准，用以实现现实环境与虚拟场景处于同一的世界坐标系；其中，所述虚拟物体渲染层通过虚拟场景形成；/n将所述虚拟物体在现实环境的反射数据渲染处理后形成虚拟到现实环境反射层；同时，将所述现实物体模型在虚拟物体上的反射数据渲染处理后作为现实到虚拟物体反射层；/n将虚拟到现实环境反射层、现实到虚拟物体反射层、现实环境层以及虚拟物体渲染层进行虚实融合，获取带有虚实物体互反射的合成结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于增强现实的虚实互反射方法,其特征在于包括:
进行现实场景建模,形成现实环境层；所述现实环境形成现实物体模型bg；虚拟物体渲染层形成虚拟物体fg；通过对虚实场景进行标定、配准，用以实现现实环境与虚拟场景处于同一的世界坐标系；其中，所述虚拟物体渲染层通过虚拟场景形成；
将所述虚拟物体在现实环境的反射数据渲染处理后形成虚拟到现实环境反射层；同时，将所述现实物体模型在虚拟物体上的反射数据渲染处理后作为现实到虚拟物体反射层；
将虚拟到现实环境反射层、现实到虚拟物体反射层、现实环境层以及虚拟物体渲染层进行虚实融合，获取带有虚实物体互反射的合成结果。


2.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述现实到虚拟物体反射层具体形成过程是：
将所述现实物体模型导入三维渲染引擎地图中，并对现实物体模型进行纹理贴图，边缘平滑操作；
利用BRDF反射算法计算现实物体模型在虚拟物体上的反射数据作为现实到虚拟物体反射层；同时剔除现实物体模型，不渲染现实物体模型。


3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于所述虚拟到现实环境反射层具体形成过程是：
将虚拟物体进行预处理，即利用虚拟物体的alpha通道，进行边缘平滑操作；
参考全局光照明模型，计算现实背景中现实物体的反射系数k；
根据公式reflec...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁霞，胡世昌，杨杰，罗天，
申请(专利权)人：成都索贝数码科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51