[发明专利]用于使用预先计算的光照构建增强现实环境的方法

说明书

背景技术

增加逼真的光照和阴影到诸如虚拟视频游戏环境的虚拟环境中，可能在运算量上是昂贵的。同样地，供在玩视频游戏期间使用的用于光照效果的渲染时间会可能是不可接受的长。例如，在虚拟环境中编码逼真光照(例如，全局照明)和阴影(“光地图”)的纹理地图的创建将可能花费几个小时，或甚至几天来计算。因此，这种光照效果通常在虚拟环境开发期间为虚拟环境预先计算，而不是在玩游戏期间实时计算。

动态光照和阴影将会被计算的更快。然而，动态光照的视觉质量可能远远低于预先计算的光照效果的视觉质量。此外，动态光照在运行时可能使用大量的资源。

发明概要

涉及使用全局光照效果高效地构建增强现实环境的多个实施例被公开。例如，一个公开的实施例提供了一种通过显示设备显示增强现实图像的方法。该方法包括接收捕获显示设备的局部环境的图像的图像数据；以及通过该图像数据标识局部环境的物理特征。该方法进一步包括构建用于从用户的视角与物理特征在空间上配准地显示在物理特征上的虚拟结构的增强现实图像，该增强现实图像包括被布置在相邻的位置来形成虚拟结构特征的多个模块化的虚拟结构片段，每个模块化的虚拟结构片段包括预先计算的光照效果；以及输出该增强现实图像到该显示设备。

本概要被提供来以简化的形式介绍概念的选择，其将在下文的详细描述中进一步描述。本概要并不意图确定被要求的主题的关键特征或必要特征，也不意图用来限制被要求的主题的范围。此外，被要求的主题不限于解决在本公开的任意部分指出的任意或所有的缺点的实现。

附图简要描述

图1示出了在一个示例使用环境中的透视(see-through)显示设备的示例性实施例。

图2示出了图1的示例使用环境中的增强现实图像的实施例。

图3示出了模块化的虚拟结构片段集合的示例性实施例。

图4示出了被应用到一个模块化的虚拟结构片段的部分的预先计算的光照效果的示意描述。

图5A图示了增加动态点光效果到图2的增强现实图像中，而图5B图示了在具有预先计算的光照效果的一个模块化的虚拟结构片段的部分上的动态点光效果的效果示例。

图6示出了描述用于构建适应于检测的物理环境的虚拟环境的方法的实施例的流程图。

图7示出了透视显示设备的示例性实施例的框图。

图8示出了计算系统的示例实施例的框图。

详细描述

如上文提到的，用于虚拟环境的逼真光照效果通常是在虚拟环境被构建好之后预先被计算，然后被存储，例如，被存储为用于虚拟环境的光地图。这种虚拟环境一般使用固定的几何形状来建造，而所述固定的几何形状不适应于用户的周围环境。

相反，增强现实显示系统可被配置以使虚拟图像适应于用户的周围环境。例如，增强现实视频游戏可使得游戏中的虚拟结构适于用户的物理环境的相应的物理结构。因此，增强现实图像对象的几何形状可基于用户的物理环境而改变。

由于使得增强现实环境适于物理环境在实时使用期间发生，如果高质量的光照效果在环境被创建后被应用到该环境上，那么该光照计算也将在此时发生。然而，如果在将增强现实图像适于物理环境之后用于增强现实环境的这种光照效果被计算，那么取决于用于计算光照效果的特定计算系统，由于应用逼真光照效果的计算花费，用户可能不得不等待几个小时到几天来经历增强现实体验。这会导致慢得不可接受的用户体验。进一步地，在这么长的延迟期间物理环境的外观可能会变化。这会导致现实世界和虚拟世界之间的不匹配，其可能显著地影响增强现实体验。

作为一个可能的解决方案，动态光照可被用来代替预先计算的光照效果用于增强现实环境。然而，如上文提到的，动态光照比预先计算的光照可能具有更低的质量，因此可能不提供同样好的用户体验。此外，动态光照在运行时在运算量上是昂贵的，这可能减少诸如其他视觉和玩游戏的体验的其他方面的计算预算。