[发明专利]利用手机单目摄像头对虚拟现实眼镜进行增强现实的方法

摘要

本发明公开了一种利用手机单目摄像头对虚拟现实眼镜进行增强现实的方法，主要解决现有技术功能单一的问题。其技术方案是1.根据标识图建立大地坐标系，用手机后置摄像头拍摄含有标识图的场景；2.求解标识图平面与手机摄像头的成像平面之间的单应性变换矩阵H与摄像头的投影矩阵P；3.建立虚拟物体三维模型与两个虚拟摄像头C1和C2；4.计算三维模型上和场景在虚拟摄像头C1和C2下的成像I1和I2；5.将成像I1和I2分别显示在手机屏幕的左右两屏，用手机屏幕充当VR眼镜显示屏，完成AR立体显示效果。本发明实现了使用手机单目摄像头使虚拟现实眼镜完成增强现实立体显示的功能，具有成本低廉、安装简便的优点，可用于工业、教育、娱乐的虚拟可视化。

主权项

一种利用手机单目摄像头对虚拟现实眼镜进行增强现实的方法，包括：(1)将标识图放置于现实场景中的一个平面上，建立大地坐标系OXYZ，并用标识图构成大地坐标系的XOY平面，大地坐标系的Z轴垂直于标识图；(2)用手机后置摄像头C，拍摄含有标识图的场景；(3)利用标识图上的特征点分别在大地坐标系和手机摄像头成像平面坐标系下的坐标值，求解标识图平面与手机摄像头的成像平面之间的单应性变换矩阵H，由H分解出大地坐标系到手机摄像头成像平面坐标系的摄像头投影矩阵P，从而得到手机摄像头C的位置参数；(4)利用建模软件建立虚拟物体三维模型，得到模型上所有点的信息，定义模型在标识图平面上的具体位置，获得三维模型上所有点在大地坐标系下的坐标；(5)定义两个虚拟摄像头C1和C2，且使第一虚拟摄像头C1和第二虚拟摄像头C2的位置与用户佩戴VR眼镜时双眼在显示屏后的位置一致，得到手机摄像头的坐标系分别到第一虚拟摄像头C1的第一旋转平移矩阵H1和到第二虚拟摄像头C2坐标系的第二旋转平移矩阵H2；(6)利用步骤(5)中求出的两个旋转平移矩阵H1、H2和步骤(3)中求出的摄像头投影矩阵P，计算三维模型上的点分别在第一虚拟摄像头C1下的成像Im1和在第二虚拟摄像头C2下的成像Im2，计算场景中所有点分别在第一虚拟摄像头C1下的成像Ie1和在第二虚拟摄像头C2下的成像Ie2，将Im1与Ie1叠加，得到场景和模型在第一虚拟摄像头C1下的总成像I1，将Im2与Ie2叠加，得到场景和模型在第二虚拟摄像头C2下的总成像I2；(7)将手机屏幕横向放置，并从中间分为左右两屏，用代码形式将步骤(6)中得到两个成像I1和I2分别写入到手机的左、右屏；再将手机置于VR眼镜前端，用手机屏幕充当VR眼镜的显示屏，用户带上该眼镜看向标识图，即可实现真实场景中虚拟三维模型的立体显示。