[发明专利]用于再生虚拟物体的系统

说明书

技术领域

本专利申请通常涉及一种用于产生虚拟物体的电子系统，更具体地，涉及一种产生虚拟物体以及能够保持该虚拟物体的精确的相对坐标特性并且能够方便地使用于例如计算机辅助制图的应用中的系统。 

背景技术

光学投影有时用于通过投影图像在例如墙壁的表面上（2D或3D表面）再生虚拟物体，以使得画工能够根据投影图像在墙上绘图。在壁画的典型设置中，光学投影仪与计算机连接，由该计算机运行的应用程序经由光学投影仪将虚拟物体以数字图像的形式投影到墙上。用户手中握着铅笔，前往该墙壁前，并用他的双眼找到该数字图像。因而用户能够通过他看到的数字图像以及铅笔在墙上重建该虚拟物体。通过这样的系统，常常期待的是，在再生过程中保持虚拟物体的精确的相对坐标特性。对于再生虚拟物体的系统，还期望的是，能够测量物理物体与在相同物理空间上投影的虚拟物体之间的位移。 

专利申请内容

本专利申请针对一种用于再生虚拟物体的系统。在一个方面中，所述系统包括：携带已知的跟踪图案或跟踪特征的检测器设备；以及主机设备，所述主机设备被配置为将模板图案虚拟地投影到表面上并产生结合所述跟踪图案以及模板图案的图像。所述模板图案对应虚拟物体。所述主机设备被配置为处理所述图像并且因而传递关于在所述跟踪图案和所述模板图案之间的几何关系的信息至用户，以使得所述用户能够基于所述信息在所述表面上再生所述虚拟物体。 

在另一方面中，所述用于再生虚拟物体的系统包括：携带跟踪图案的检测器设备；以及主机设备，所述主机设备被配置为将模板图案投影到表面上并产生结合所述跟踪图案以及模板图案的图像。所述模板图案对应虚拟物体。所述主机设备被配置为处理所述图像并且因而通过所述检测器设备传递关于在所述跟踪图案和所述模板图案之间的几何关系的信息至用户。 

在又一方面中，所述用于再生虚拟物体的系统包括表面；携带或产生跟踪图案的检测器设备；主机设备，所述主机设备被配置为将模板图案虚拟地投影到所述表面上并产生结合所述跟踪图案以及模板图案的图像；以及计算机单元。所述模板图案对应虚拟物体；并且所述计算机单元被配置为处理所述图像并且因而传递或利用关于所述跟踪图案相对于所述模板图案的相对位置的信息。 

附图说明

图1描绘了根据本专利申请的用于再生虚拟物体的系统。 

图2描绘了在图1中示出的用于再生虚拟物体的系统的主机设备； 

图3描绘了在图1中示出的用于再生虚拟物体的系统的检测器设备； 

图4描绘了在图1中示出的用于再生虚拟物体的系统在与物理红点相同的表面上重建蓝色虚拟物体的操作。 

图5描绘了在图1中示出的用于再生虚拟物体的系统的校准过程，该校准过程不需要任何校准设备。 

图6描绘了校准在物理空间和虚拟空间之间的缩放比例的过程。 

图7描绘了飞行器坐标的角误差。 

图8描绘了不同类型的角误差的图像。 

图9描绘了偏航误差的校准。 

图10描绘了俯仰误差的校准。 

图11A描绘了侧滚误差的校准。 

图11B描绘了装配有陀螺仪的智能电话。 

图12A描绘了不同类型的光学畸变的图像。 

图12B描绘了子像素边缘位置估计的实例。 

图12C示出了通过使用Matlab来评估关于焦点位移的质心坐标的多种分析方式。 

图12D描绘了在PCB上的置信标记(fiduciary mark)。 

图12E描绘了AR（增强现实）标记的实例。 

图12F描绘了结合AR标记和PCB置信标记的追踪方式。 

图12G描绘了具有嵌入码的追踪方式。 

图12H描绘了根据本专利申请的实施方式的用于再生虚拟物体的系统。 

图12I描绘了根据本专利申请的另一实施方式的用于再生虚拟物体的系统。 

图12J描绘了如何使用投影仪。 

图12K描绘了根据本专利申请的实施方式的用于再生虚拟物体的系统。 

图12L描绘了在图12K中示出的系统中的检测器设备。 

图12M描绘了在图12K中示出的系统中的角误差的校正。 

图13描绘了根据本专利申请的实施方式的用于再生应用到艺术墙绘画上的虚拟物体的系统。 

图14描绘了图13中示出的系统的检测器设备。 

图15描绘了通过图13中示出的系统进行的模板的生成。