一种基于亮度一致性的增强现实色度调节方法技术

本发明专利技术提出一种基于亮度一致性条件下的虚实场景色度动态调节方法，通过学习智能群体算法中的粒子群优化算法和小生境思想，刚开始在全局散布不同的像素点，再通过设置全局最优像素点和局部最优像素点，通过每次迭代时像素点不断更新向全局最优点和局部最优点看齐，直到全局处于一定的色度收敛区间内。同时为了提高时间效率，可以预先设置一个优化率，再通过扫描原始图像的色度值差距筛选掉一些极端像素点。同现有技术相比，本发明专利技术实现了在不同条件的场景下，有效避免了显示图像的分层感，使显示效果更符合人眼的视觉习惯，实现了叠加图像的色度有效均衡。像的色度有效均衡。像的色度有效均衡。

【技术实现步骤摘要】
一种基于亮度一致性的增强现实色度调节方法


[0001]本专利技术涉及增强现实
，具体为一种基于亮度一致性的增强现实色度调节方法。

技术介绍

[0002]增强现实(Augmented Reality，简称AR)技术是一种基于计算机实时计算和多传感器融合，将现实世界与虚拟信息叠加起来的技术。该技术可以通过对人的视觉、听觉、触觉等感受进行模拟和再输出，并将预设的虚拟信息叠加到真实世界的场景中，给用户一种亦虚亦实，虚实相融的超脱现实的视觉体验。
[0003]本专利技术所要讨论的增强现实，主要是指视觉方面的增强现实技术，其核心在于将想要叠加的虚拟信息和真实世界在物理空间中的匹配以及可视化。现阶段，增强现实技术常见用于军事战斗、医疗健康、效果展示等领域中，但在使用过程中则会发现在叠加虚拟物体时，常会出现叠加的虚拟物体和周围环境有明显的突兀感，不能达到较好的叠加效果，给用户的真实感较弱。
[0004]由此为了让整个叠加画面显得更加符合人眼的视觉习惯，并且画面色彩有效均衡，我们需要预先对画面全局光照进行处理，在此基础上再对局部和全局的色度进行调节，让虚实场景相互融合。

技术实现思路

[0005]技术问题：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术目的是提供一种基于亮度一致性的增强现实色度调节方法，可以在光照一致性约束条件下，根据预先设置的优化率动态调节符合人眼视觉习惯的色度空间，避免了明显的分层感和强反差感，实现了虚实融合、简洁美观的画面。
[0006]技术方案：本专利技术的一种基于亮度一致性的增强现实色度调节方法包括：
[0007]步骤1，提取真实环境的平均亮度值：根据所得实际场景中的物体位置及其周围未被遮蔽的物体阴影区域的位置，确定场景中的光照来源；
[0008]提取实际场景中像素点的亮度值，然后记录其平均值为全局平均亮度值；
[0009]步骤2，预先设置亮度一致条件下的色度优化率：将全局像素点都按照相应的比例因子α调整为全局平均亮度值保证了光照一致性约束条件；
[0010]记录调整后的全局像素点色度值序列作为初始化粒子参数；
[0011]在初始化时用户选择是否输入期待的优化率；
[0012]步骤3，根据预先设定的色度值范围将虚实场景的全局像素点置于符合人眼视觉习惯的区间。
[0013]其中，
[0014]所述根据所得实际场景中的物体位置及其周围未被遮蔽的物体阴影区域的位置，确定场景中的光照来源包括：
[0015]读取叠加物体和真实物体的物体边界点和阴影边界点；
[0016]将所述物体边界点与对应的阴影边界点对应相连；
[0017]确定所有特征点相连的有向向量相交的交点记为当前场景的光照参数。
[0018]所述确定所有特征点相连的有向向量相交的交点记为当前场景的光照参数，即根据所有所述特征向量的双向延长线的交点位置即为光源在真实场景中的像素点位置。
[0019]所述的色度优化率默认设置为80％。
[0020]所述将全局像素点都按照相应的比例因子α调整为全局平均亮度值保证了光照一致性约束条件，其中的比例因子α由每个像素点的初始参数值与全局平均亮度值的比值决定。
[0021]所述的步骤3包括：
[0022]按照预设的小生境范围将全局分为若干个种群，计算全局最优粒子色度值和种群最优粒子色度值；
[0023]结合色度的调节公式更新粒子下一次循环输入的速度矢量和色度矢量；
[0024]判断是否全局都处于预设的色度值范围中，若是则结束循环，否则继续更新全局粒子的最新速度矢量和色度矢量以及全局、种群最优粒子的色度值。
[0025]所述的更新粒子的下一次循环输入的速度矢量公式为
[0026][0027]其中，v代表当前粒子参加循环时的速度矢量；
[0028]n代表当前的迭代次数；
[0029]在一个粒子总数为N的全局中，i可以取值i＝1,2,
…
,N；
[0030]在一个粒子空间维度为D的全局中，d可以取值d＝1,2,
…
,D；
[0031]代表第n次循环时当前粒子i在d维空间的个体速度矢量；
[0032]代表第n次循环时当前粒子i所计算的个体历史最优值粒子q在d维空间的速度矢量，记作个体历史最优解；
[0033]代表第n次循环时当前粒子i所在的全局中的历史最优粒子g在d维空间的速度矢量，记作全局历史最优解；
[0034]代表第n次循环时当前粒子i所在的邻域中的历史最优粒子p在d维空间的速度矢量，记作局部(种群)历史最优解；
[0035]粒子更新色度矢量公式为
[0036][0037]其中，x代表当前粒子参加循环时的色度矢量；
[0038]n代表当前的迭代次数；
[0039]在一个粒子总数为N的全局中，i可以取值i＝1,2,
…
,N；
[0040]在一个粒子空间维度为D的全局中，d可以取值d＝1,2,
…
,D；
[0041]代表第n次循环时粒子i在d维空间的色度矢量。
附图说明
[0042]图1为本专利技术方法的色度调节流程图。
[0043]图2为本专利技术实施例1所述的基于群体智能算法的色度调节方法的流程图。
具体实施方式
[0044]本专利技术的一种基于亮度一致性的增强现实色度调节方法，包括以下步骤：
[0045]提取真实环境的平均亮度值；
[0046]预先设置亮度一致条件下的色度优化率；
[0047]根据预先设定的色度值范围将虚实场景的全局像素点置于符合人眼视觉习惯的区间。
[0048]其中，提取真实环境的平均亮度值，包括：
[0049]根据所得实际场景中的物体位置及其周围未被遮蔽的物体阴影区域的位置，确定场景中的光照来源；
[0050]提取实际场景中像素点的亮度值，然后记录其平均值为全局平均亮度值。
[0051]进一步的，根据所得实际场景中的物体位置及其周围未被遮蔽的物体阴影区域的位置，确定场景中的光照参数包括：
[0052]读取叠加物体和真实物体的物体边界点和阴影边界点；
[0053]将所述物体边界点与对应的阴影边界点对应相连；
[0054]确定所有特征点相连的有向向量相交的交点记为当前场景的光照参数；
[0055]进一步的，确定所有特征点相连的有向向量相交的交点记为当前场景的光照参数即为根据所有所述特征向量的延长线或反向延长线的交点位置确定为光源在真实场景中的像素点位置。
[0056]其中，预先设置亮度一致条件下的色度优化率，包括：
[0057]将全局像素点都按照相应的比例因子α调整为全局平均亮度值保证了光照一致性约束条件；
[0058]记录调整后的全局像素点色度值序列作为初始化粒子参数；
[0059]为进一步提高方法的时间效率或满足不同用户的使用需求，在输入时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于亮度一致性的增强现实色度调节方法，其特征在于，该方法包括：步骤1，提取真实环境的平均亮度值：根据所得实际场景中的物体位置及其周围未被遮蔽的物体阴影区域的位置，确定场景中的光照来源；提取实际场景中像素点的亮度值，然后记录其平均值为全局平均亮度值；步骤2，预先设置亮度一致条件下的色度优化率：将全局像素点都按照相应的比例因子α调整为全局平均亮度值保证了光照一致性约束条件；记录调整后的全局像素点色度值序列作为初始化粒子参数；在初始化时用户选择是否输入期待的优化率；步骤3，根据预先设定的色度值范围将虚实场景的全局像素点置于符合人眼视觉习惯的区间。2.根据权利要求1所述的基于亮度一致性的增强现实色度调节方法，其特征在于所述根据所得实际场景中的物体位置及其周围未被遮蔽的物体阴影区域的位置，确定场景中的光照来源包括：读取叠加物体和真实物体的物体边界点和阴影边界点；将所述物体边界点与对应的阴影边界点对应相连；确定所有特征点相连的有向向量相交的交点记为当前场景的光照参数。3.根据权利要求2所述的基于亮度一致性的增强现实色度调节方法，其特征在于所述确定所有特征点相连的有向向量相交的交点记为当前场景的光照参数，即根据所有所述特征向量的双向延长线的交点位置即为光源在真实场景中的像素点位置。4.根据权利要求1所述的基于亮度一致性的增强现实色度调节方法，其特征在于，所述的色度优化率默认设置为80％。5.根据权利要求1所述的基于亮度一致性的增强现实色度调节方法，其特征在于，所述将全局像素点都按照相应的比例因子α调整为全局平均亮度值保证了光照一致性约束条件，其中的比例因子α由每个像素点的初始参数值与全局平均亮度值的比...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇宁，何澜，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：