[发明专利]一种将混合现实场景中虚拟模型与实物配准的方法

摘要

本发明提供一种将混合现实场景中虚拟模型与实物配准的方法，首先利用标定点构建空间非直角坐标系，然后分别利用模型与物体上的坐标系求取姿态，最终获得物体姿态在混合现实设备参考系中的表示形式，实现模型与物体的姿态同步；利用坐标对应关系求物体中心点在混合现实设备参考系中的坐标，实现模型与物体的位置同步，最终实现模型与物体的配准。本发明有益效果为：通过图像识别的方法获取标定点的坐标信息，不需要额外的位置传感器，方法简单易行；对物体的姿态没有限制，物体采用任意姿态，均可以实现模型与物体的姿态同步，可以将混合现实场景中的虚拟模型与实际物体配准叠加，增强混合现实设备使用者对现实信息的获取。

主权项

1.一种将混合现实场景中虚拟模型与实物配准的方法，其特征在于：包括步骤：/nQ1、在虚拟模型与实际物体上，分别标定不共面的四个标定点，虚拟模型上标定点的位置与实际物体上标定点的位置一一对应；/nQ2、假设虚拟模型的中心点坐标记为(0,0,0)，虚拟模型上的4个标定点分别记为Am，Bm，Cm，Dm，这四个点的坐标信息都为已知，记Am的坐标信息为：(xAm，yAm，zAm)，同理，记Bm，Cm，Dm的坐标信息分别为：(xBm，yBm，zBm)、(xCm，yCm，zCm)、(xDm，yDm，zDm)；依次定位实际物体的4个标定点的空间坐标，分别记为(xAo，yAo，zAo)、(xBo，yBo，zBo)、(xCo，yCo，zCo)、(xDo，yDo，zDo)；/nQ3、虚拟模型和实际物体的姿态用up和forward向量表示，构建一个右手坐标系，该右手坐标系确定虚拟模型的上方、前方、左方的方向，表示虚拟模型的姿态，初始状态下，虚拟模型的up向量为(0,0,1)，forward向量为(1,0,0)，计算向量AmBm、AmCm、AmDm，由于Am，Bm，Cm，Dm四个点不共面，AmBm、AmCm、AmDm这三个向量构成一个非直角坐标系，此时存在一组且仅有一组系数a、b、c满足：a*AmBm+b*AmCm+c*AmDm＝up；同理，存在一组且仅有一组系数d、e、f满足：d*AmBm+e*AmCm+f*AmDm＝forward；/nQ4、计算实际物体向量AoBo、AoCo、AoDo，计算a*AoBo+b*AoCo+c*AoDo＝upo和d*AoBo+e*AoCo+f*AoDo＝forwardo；/nQ5、把虚拟模型进行旋转，使虚拟模型和实际物体姿态相同。/n