[发明专利]基于位置映射的增强现实建模体验系统及方法

说明书

本发明公开了基于位置映射的增强现实建模体验系统及方法，包括：HoloLens显示单元，用于显示三维场景；实际位置反馈单元，将HoloLens显示单元内置的传感器接收的AR用户在HoloLens坐标系中的坐标反馈给数据传输控制单元；数据传输控制单元，将AR用户的位置传输给AR场景修改单元，也将AR场景修改单元的场景修改数据传输给HoloLens显示单元；AR场景修改单元，为修改AR场景的用户提供AR场景的平面图、三维视图，将用户在场景中的位置显示在平面图及三维视图中，提供可视化操作界面用于操作AR场景中的虚拟物体。基于位置映射进行墙壁建模并能提供一种实时干预的增强现实体验效果；通过已提前获取的场景二维平面图，对虚拟场景的墙壁进行自动建模。

技术领域

本发明涉及增强现实技术领域，尤其涉及一种基于位置映射的增强现实建模体验系统及方法。

背景技术

增强现实(AugmentedReality，简称AR)技术可以将虚拟的物体合并到现实场景中，并能支持用户与其进行交互。把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息、声音、味道、触觉等)，通过计算机技术，进行模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。

AR系统需要通过分析大量的定位数据和场景信息，来保证由计算机生成的虚拟物体可以精确地定位在真实场景中。因此，AR系统中一般都包含4个基本步骤：(1)获取真实场景信息；(2)对真实场景和相机位置信息进行分析；(3)生成虚拟景物；(4)合并视频或直接显示。其中第一步通常需要AR设备耗费一定时间对真实场景进行扫描来构建有相同结构的虚拟场景模型。以微软的AR设备HoloLens为例，对一个面积40平方米的室内环境进行细致扫描需要5-7分钟时间，而后面三步所需要的时间可以忽略不计。另一方面，在扫描过程中用户需要头戴重达579克的设备按显示的箭头进行频繁的抬头转头操作。由于此时未正式进入AR环境中，沉浸感的缺失会使用户很易产生疲劳感与枯燥感，甚至会影响随后AR体验的效果。此外，对于由墙壁分割的多个房间组成的大面积复杂场景，HoloLens等AR设备无法准确地进行一次性扫描建模。

现在应用AR技术的情景中的很多真实环境都是建筑结构已知并且固定、可供多次参观使用的，如在相同的建筑内品鉴不同的艺术品等情景。在此种环境中，每次扫描场景进行建模是明显重复性的工作，且不能扫描复杂结构的场景。同时，扫描建模的过程对室内环境有一定要求，例如，对透光性的材质的深度信息捕捉不准确，因此造成场景建模的较大误差。

此外，在进行AR体验的过程中，用户通过使用手势或语音与虚拟物体进行交互，一方面缺点是识别及操纵准确度不高；另一方面，由计算机算法生成、摆放在特定位置的虚拟物体可能使用户丢失新鲜感。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于位置映射的增强现实建模体验系统及方法，基于位置映射进行墙壁建模并能提供一种实时干预的增强现实体验效果；通过已提前获取的场景二维平面图，对虚拟场景的墙壁进行自动建模。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于位置映射的增强现实建模体验系统，包括：

HoloLens显示单元，用于显示三维场景；

实际位置反馈单元，将HoloLens显示单元内置的传感器接收的AR用户在HoloLens坐标系中的坐标反馈给数据传输控制单元；

数据传输控制单元，将AR用户的位置传输给AR场景修改单元，也将AR场景修改单元的场景修改数据传输给HoloLens显示单元；

AR场景修改单元，为修改AR场景的用户提供AR场景的平面图、三维视图，将用户在场景中的位置显示在平面图及三维视图中，提供可视化操作界面用于操作AR场景中的虚拟物体。

所述AR场景修改单元包括：