虚实叠加应用的相机世界坐标位置获取方法、装置和系统制造方法及图纸

本申请公开了一种虚实叠加应用的相机世界坐标位置获取方法、装置和系统。其中，方法包括：获取相机在世界坐标系中的概略位置；基于相机的已知精确位置和该相机连续拍摄的图片，确定该相机的待校准位置；和基于所述概略位置和所述待校准位置中的一个以及相机视野内的视觉标志物在所述世界坐标系中的世界坐标，确定该相机的所述精确位置。该方法采用世界坐标和同步跟踪定位相结合的方式，能够获得相机的世界坐标绝对位置，弥补了现有技术的不足，计算实时快捷，定位结果准确，从而为后续的位置数据的应用提供了很好的数据基础和来源。

Method, device and system for acquiring camera's world coordinate position based on virtual reality superposition

【技术实现步骤摘要】
虚实叠加应用的相机世界坐标位置获取方法、装置和系统
本申请涉及增强现实技术(AugmentedReality,AR)、混合现实(MixedReality,MR)应用
，主要是涉及一种虚实叠加应用的相机世界坐标位置获取方法、装置和系统，更具体地，涉及一种在虚实叠加场景中跟踪定位相机以持续获得相机位置和姿态的方法、装置和系统。
技术介绍
增强现实是在观察到的真实场景中叠加虚拟物体，利用虚拟物体“增强”真实世界：比如在空屋子里“摆放”虚拟家具。专利技术所来源的增强现实应用是一个环境感知应用，其目标是利用增强现实技术为使用者以所见即所得的方式提供周边环境信息，其中最重要的是提供视野内所见物体、设施的相关信息。例如，对于建筑，提供其名称和功用；进一步地，可以提供其轮廓尺寸；更进一步地，可以将其内部结构信息与视野内影像叠加，实现“透视”显示。从具体的使用场景看，AR包括以下几种情况：一种是用于户外导航，例如，通过GPS等对建筑物或者街道进行定位，根据用户的位置对用户周围的地标、道路等等进行位置提示。但是该方法的缺点在于，定位精度低，当用户在建筑物非常集中的区域或者在某个建筑物内时，很难准确判断用户的相对位置，进而难以实现精确地定位和现实增强；另一种是用于室内应用，例如，展馆、科技馆等，AR技术能够对特定展品呈现其相关信息，例如，在虚拟的桌面或橱窗内显示虚拟物品或者虚拟装饰等。但是该方法的缺点在于，用户无法获得准确的绝对位置，从而无法将基于绝对位置记录、表达的信息，例如，某个经纬度坐标对应的兴趣目标名称等与现实场景进行增强。
技术实现思路
本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。根据本申请的第一个方面，提供了一种相机世界坐标位置获取方法，该方法包括：概略位置获取步骤：获取相机在世界坐标系中的概略位置；待校准位置确定步骤：基于相机的已知精确位置和该相机拍摄的图片，确定该相机的待校准位置；精确位置确定步骤：基于所述概略位置和所述待校准位置中的一个以及相机视野内的视觉标志物在所述世界坐标系中的世界坐标，确定该相机的所述精确位置。该方法采用世界坐标和同步跟踪定位相结合的方式，能够获得相机的绝对位置，弥补了两种方法的不足，计算实时快捷，定位结果准确，从而为后续的位置数据的应用提供了很好的数据基础和来源。可选地，所述待校准位置确定步骤包括：初始化步骤：在存在所述精确位置的情况下，将该精确位置作为初始化位置。可选地，所述待校准位置确定步骤还包括：位姿计算步骤：以相机连续拍摄的图片作为数据输入，控制视觉里程计持续输出位移信息和姿态信息；待校准位置转换步骤：将所述视觉里程计的输出转换为待校准位置。可选地，所述精确位置确定步骤包括：视觉标志物筛选步骤：基于所述概略位置、所述待校准位置或前次的精确位置在筛选范围内确定候选视觉标志物集合；视觉标志物匹配步骤：基于所述候选视觉标志物集合确定相机视野内的视觉标志物；精确位置计算步骤：根据该相机与该视觉标志物之间的空间关系确定该相机的所述精确位置。可选地，所述视觉标志物匹配步骤包括：对该相机拍摄的图片进行特征提取，并且与所述视觉标志物集合中的视觉标志物进行相似度比较，从而确定相机视野内的视觉标志物。根据本申请的第二个方面，提供了一种虚实叠加应用的相机位置获取装置，包括：概略位置获取模块，其配置成用于获取相机在世界坐标系中的概略位置；待校准位置确定模块，其配置成用于基于相机的已知精确位置和该相机拍摄的图片，确定该相机的待校准位置；精确位置确定模块，其配置成用于基于所述概略位置和所述待校准位置中的一个以及相机视野内的视觉标志物在所述世界坐标系中的世界坐标，确定该相机的所述精确位置。该装置采用世界坐标和同步跟踪定位相结合的方式，能够获得相机的世界坐标绝对位置，弥补了两种方法的不足，计算实时快捷，定位结果准确，从而为后续的位置数据的应用提供了很好的数据基础和来源。可选地，所述精确位置确定模块包括：视觉标志物筛选模块，其配置成用于基于所述概略位置、所述待校准位置或前次的精确位置在筛选范围内确定候选视觉标志物集合；视觉标志物匹配模块，其配置成用于基于所述候选视觉标志物集合确定相机视野内的视觉标志物；精确位置计算模块，其配置成用于根据该相机与该视觉标志物之间的空间关系确定该相机的所述精确位置。根据本申请的第三个方面，提供了一种虚实叠加应用的相机位置获取系统，包括：世界坐标定位模块，其配置成用于获取相机在世界坐标系中的概略位置；同步跟踪定位模块，其配置成用于根据相机的已知精确位置和所拍摄图片确定待校准位置；视觉标志物定位模块，其配置成用于根据所述世界坐标定位模块输出的所述概略位置和所述同步跟踪定位模块输出的待校准位置中的一个以及相机视野内的视觉标志物在所述世界坐标系中的世界坐标确定所述精确位置；位姿管理模块，分别与所述世界坐标定位模块、所述同步跟踪定位模块和所述视觉标志物定位模块连接，其配置成用于保存所述概略位置、所述待校准位置和所述精确位置以供调用。该系统在实现上具有易实施、可扩展的优点，在使用上具有通用性强、适应性强的优点，在性能上有精度够高，运行稳定、鲁棒性高的优点。该方案能够实现更为通用、适应性更强的大场景、小尺度相机定位方法，改善和解决现有跟踪定位系统中移动定位困难、户外小尺度定位困难、无绝对位置记录的问题。根据本申请的第四个方面，提供了一种计算设备，包括存储器、处理器和存储在所述存储器内并能由所述处理器运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的方法。根据本申请的第五个方面，提供了一种计算机可读存储介质，优选为非易失性可读存储介质，其内存储有计算机程序，所述计算机程序在由处理器执行时实现如上所述的方法。根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解的是，这些附图未必是按比例绘制的。在附图中：图1是运行根据本申请一个实施例的计算机装置硬件结构示意图；图2是根据本申请的一个实施例的虚实叠加应用的相机位置获取系统的示意性框图；图3是根据本申请的一个实施例的虚实叠加应用的相机位置获取方法的示意性流程图；图4是根据本申请的一个实施例的方法的待校准位置确定步骤的示意性流程图；图5是根据本申请的一个实施例的方法的精确位置确定步骤的示意性流程图；图6是根据本申请的一个实施例的虚实叠加应用的相机位置获取装置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相机世界坐标位置获取方法，该方法包括：/n概略位置获取步骤：获取相机在世界坐标系中的概略位置；/n待校准位置确定步骤：基于相机的已知精确位置和该相机拍摄的图片，确定该相机的待校准位置；和/n精确位置确定步骤：基于所述概略位置和所述待校准位置中的一个以及相机视野内的视觉标志物在所述世界坐标系中的世界坐标，确定该相机的所述精确位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种相机世界坐标位置获取方法，该方法包括：
概略位置获取步骤：获取相机在世界坐标系中的概略位置；
待校准位置确定步骤：基于相机的已知精确位置和该相机拍摄的图片，确定该相机的待校准位置；和
精确位置确定步骤：基于所述概略位置和所述待校准位置中的一个以及相机视野内的视觉标志物在所述世界坐标系中的世界坐标，确定该相机的所述精确位置。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待校准位置确定步骤包括：
初始化步骤：在存在所述精确位置的情况下，将该精确位置作为初始化位置。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述待校准位置确定步骤还包括：
位姿计算步骤：以相机连续拍摄的图片作为数据输入，控制视觉里程计持续输出位移信息和姿态信息；和
待校准位置转换步骤：将所述视觉里程计的输出转换为待校准位置。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述精确位置确定步骤包括：
视觉标志物筛选步骤：基于所述概略位置、所述待校准位置或前次的精确位置在筛选范围内确定候选视觉标志物集合；
视觉标志物匹配步骤：基于所述候选视觉标志物集合确定相机视野内的视觉标志物；和
精确位置计算步骤：根据该相机与该视觉标志物之间的空间关系确定该相机的所述精确位置。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述视觉标志物匹配步骤包括：对该相机拍摄的图片进行特征提取，并且与所述视觉标志物集合中的视觉标志物进行相似度比较，从而确定相机视野内的视觉标志物。


6.一种虚实叠加应用的相机世界坐标位置获取装置，包括：
概略位置获取模块，其配置成用于获取相机在世界坐标系中的概略位置；
待校准位置确定模块，其配置成用于基于相机的已知精确...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国伟，聂芸，陈俊廷，魏丽，李鹂鹏，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十五研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11