CN106408667B - 基于光标签的定制现实方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于光标签的定制现实方法，能够增强用户对光标签的理解或构建用户喜欢的现实环境，对光标签现场现实图像进行定制，形成个性化的VR效果。其包括如下步骤，步骤1，对需要定制的场景进行扫描，通过任意相邻两帧图像的差分得到场景中标定光标签；步骤2，对标定光标签的传递内容进行解析，确定背景图像范围、背景图像内包括的实体对象、以及标定光标签在背景图像中的坐标位置；步骤3，根据标定光标签在背景图像中的坐标位置，对背景图像范围和实体对象分别进行重绘和/或动画替换后合成得到定制现实的场景。简单高效，准确快速，扩展性强，接入性高。

Description

基于光标签的定制现实方法

技术领域

本发明涉及定制现实的方法，具体为基于光标签的定制现实方法。

背景技术

光标签布置在实体空间中，与实体背景融为一体。一方面，这种绑定在一起的相互关系反映了二者的相关性，但另一方面也限定了用户对光标签的理解。通常，对于场景中相同的光标签，不同的用户也可能存在不同的理解或使用期望、习惯，他们更希望将这些光标签置于自己喜欢或习惯的背景中。例如：对于场景中的光标签，成人更希望它们以分类索引的方式展现出来，而儿童更希望它们以卡通世界的形式展现出来、游戏迷则希望场景是其熟悉的动漫形态，等等。随着增强现实技术(AR)的快速发展，根据光标签所释放的信息内容，为用户进行场景现实定制的方法成为可能和必要。但现有技术中定制现实的方法非常复杂，需要的设备要求高，无法得到大规模的普及。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于光标签的定制现实方法，能够增强用户对光标签的理解或构建用户喜欢的现实环境，对光标签现场现实图像进行定制，形成个性化的VR效果。

本发明是通过以下技术方案来实现：

基于光标签的定制现实方法，包括如下步骤，

步骤1，对需要定制的场景进行扫描，通过任意相邻两帧图像的差分得到场景中标定光标签；

步骤2，对标定光标签的传递内容进行解析，确定背景图像范围、背景图像内包括的实体对象、以及标定光标签在背景图像中的坐标位置；

步骤3，根据标定光标签在背景图像中的坐标位置，对背景图像范围和实体对象分别进行重绘和/或动画替换后合成得到定制现实的场景。

优选的，步骤1的具体步骤如下，对需要定制的场景进行连续采集多帧图像，相邻帧之间的采集时长不小于标定光标签上动态定位标识两次闪烁的时间间隔；对任意相邻的两帧做差分得到差值图，在差值图中找到标定光标签的定位标识。

进一步，步骤二的具体步骤如下，

对标定光标签显示数据进行逐帧解码分析，获得标定光标签内容序列，得到背景图像范围、背景图像内包括的实体对象、以及标定光标签在背景图像中的坐标位置。

再进一步，对标定光标签显示数据进行逐帧解码分析时包括如下步骤，

将每帧之间采集时长调整到等于标定光标签闪烁频率的倒数；采集标定光标签全部一个周期的帧图像，通过找到的定位标识得到信号单元组，分别读取信号单元组中各单元的数字信号值，则得到对应帧的标定光标签数据序列，将所有数据序列按帧图像顺序排列后得到一个周期内所有帧图像的内容序列；内容序列中还包括标定光标签的坐标位置。

优选的，光标签的坐标位置是在光标签安装时同步测量并预设到标定光标签的传递内容中的。

优选的，步骤3中，对背景图像范围和实体对象分别进行重绘时，包括如下步骤，

根据标定光标签在背景图像中的坐标位置，在提供背景图像定位及实景的软件中进行匹配，得到背景图像和实体对象的匹配图像后，分别进行边缘处理、色彩渲染和光照效果处理得到重绘的背景图像和实体对象。

优选的，步骤3中，对背景图像范围和实体对象分别进行动画替换时，包括如下步骤，

根据背景图像和实体对象的标注定义，在动画题材库中进行相似度匹配，得到相似对最高的动画模型，对背景图像和实体对象进行替换；根据标定光标签在背景图像中的坐标位置，对替换后的背景图像和实体对象进行合成。

进一步，根据如下公式进行相似度匹配，

其中，标定光标签的内容序列C＝{P,X₀,…X_i,…,X_r}，P为标定光标签的坐标位置，X_i为第i帧的标定光标签数据序列；

动画题材库M＝{m₀,…m_i,…}，动画题材m_i＝{l₀,…l_j,…,l_k}，j为自然数，l_j为对动画题材的关键词代码；

sim(X_i，l_j)为标定光标签数据序列X_i与动画题材的关键词代码l_j相似度值。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明利用光标签的大数据容量传递特性，能够将其标定的场景进行数字化读取和匹配，通过相应的虚拟场景的服务器配置，能够将背景图像和实体对象转换为自我定制的虚拟现实，从而能够满足不同人们对信息提取以及信息理解的需求，能够在基于光标签定位的VR图像显示空间中，根据用户的喜好和习惯，定制生成用户所期望的街景，从而提高用户对光标签及周围环境的理解、与接受程度，使得用户更加方便地理解、使用光标签所承载服务的内容，或基于光标签实现现实环境的虚拟化访问。其所达到的功能和效果是现有的其它定制现实方法所不能达到的，通过实施基于光标签的定制现实场景的方法，每个人观察到的光标签场景图像各不相同、更加趋向于个性化，简单高效，准确快速，扩展性强，接入性高。

附图说明

图1本发明实例中所述的光标签样例。

图2本发明实例中所述的基于光标签的定制现实方法场景示意图。

图3a本发明实例中所述的定制前的图像。

图3b本发明实例中所述的定制后的图像。

图4本发明实例中所述的基于光标签的定制现实方法流程图。

图中：1为光标签识别设备，2为光标签所处的真实场景，3为标定光标签，4为定制现实处理服务器，5是经过定制后的现实场景，6在场景中***的对象内容。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

上述光标签样例如图1所示。光标签包括信号单元(cell)组(或简称为“数据位”)和定位标识(或简称为“标志位”)两部分，其中定位标识为图1中三个较大的矩形框(三个此矩形框称为“一组定位标识符”)，工作状态下定位标识以一定的频率同步闪烁，通过图像差分的方法可以很快得被摄像设备检测出来，进而借助定位标识可以确定信号单元的位置，从而进行数据识别与读取；信号单元为定位标识间的黑白矩形，多个信号单元构成一组，通常信号单元组成5×5(不限于)的阵列，每个信号单元表示数字信号的“0”或“1”，整个信号单元组组成的矩阵构成一帧的信号数据序列(这里标识位的边长为数据位边长的两倍，更加便于定位)，为了增加信号单元表示的数据空间，工作状态下各信号单元也可按照预定的程序进行闪动，从而将更多的信号内容通过多帧显示。这时需要在多帧中给出一个起始帧/结束标识帧，用于标定多帧一个完整周期的开始/结束位置，该帧信号单元组设定为一个特殊的数据组合，如：全0或全1或任何不与实际可能表述的信息相异的特殊组合。

上述基于光标签的定制现实方法，如图4所示，其过程是：

步骤一：进行光标签扫描，发现目标场景中的标定光标签；标定光标签扫描的方法如下：光标签识别设备1按照连续采集多帧标签图像，记为：f₀，f₁，…，f_r，相邻帧之间的采集时长不小于动态定位标识符两次闪烁的时间间隔；对相邻的任意两帧做差分得到差值图，在差值图中找到标定光标签3的定位标识，除识别为光标签图像位置外的所有图像区域认定为背景图像，记为B；进一步获得标定光标签3在整个图像中的坐标位置；

步骤二：解读标定光标签3内容，对标定光标签3显示数据进行逐帧解码分析，获得光标签内容序列；上述逐帧解码分析的方法如下：将光标签识别设备1的图像采集频率调高到光标签数据采集状态，即每帧之间的采集时长等于光标签的闪烁频率的倒数；标定光标签3以周期为r，循环放送内容，假设此时的时刻为t₁，采集的全部一个周期的r帧标签图像，记为：f₀’，f₁’，…，f_r’，利用上述得到的定位标识获得信号单元组，将任意帧f_i’图像的信号单元组按照单元划分，0≤i≤r，获得每单元的数字信号值，则得到f_i’帧的标定光标签数据序列，记为X_i；，依此方法获得f₀’，f₁’，…，f_r’所显示的数据，组合成完整的标定光标签3放送内容C＝{P,X₀,…X_i,…,X_r}，此处P为标定光标签的坐标位置，X_i是第i帧的标定光标签数据序列；坐标位置P是在标定光标签3安装时就已经测量并预设在标定光标签3中的；

步骤三：依据标定光标签内容，进行现实定制，其定制现实的方法有：

方法一，进行街景重绘，首先基于坐标位置P定位到标定光标签3所在提供街景服务的软件中所对应的地理位置，此处街景服务软件可以是Google或百度，依据地理位置在街景影像库中查找标定光标签3所在街景S；将街景按照用户的喜好进行重绘，其重绘方法包括：

边缘处理：采用任何图像处理的方法得到街景S的边缘，对边缘进行弱化或强化处理；

色彩渲染：用各种颜色渲染街景S；

光照效果：为街景S增加光照效果；

得到重绘的街景S’替换图像B；

方法二，对标定光标签3进行渲染，首先对内容C进行解读，根据内容在动画题材库中动画匹配计算，获得最佳动画；此处，动画题材库记为M，M＝{m₀,…m_i,…}，m_i为任意的动画题材；此处m_i＝{l₀,…l_j,…,l_k}，j为自然数，l_j为对动画题材的关键词代码，是动画在设计时由设计者对其进行的内容关键词标明后转译的；上述动画匹配相似度SIM(M，C)计算如下：

此处，sim(X_i，l_j)为标定光标签数据序列X_i动画题材的关键词代码l_j的相似度值，得到在动画题材库M中与标定光标签的内容序列C具有最相似的动画为计算结果值，进而得到标定光标签3的对应动画图像L；

步骤四：按照背景图像和标定光标签的位置坐标将对应动画图像L叠加到B上，完成现实定制，完毕。如图3所示，将现实街景替换为卡通环境，使儿童用户更加容易接受。

本发明可以解决在基于光标签定位的VR图像显示空间中，根据用户的喜好和习惯，定制生成用户所期望的街景，从而提高用户对光标签及周围环境的理解、与接受程度，使得用户更加方便地理解、使用光标签所承载服务的内容，或基于光标签实现现实环境的虚拟化访问。上述方法是当前其它标签(如：二维码、条形码)方法所未涉及的问题。

在实际应用中能够实现如下的需求。

实施例1

用户U借助光标签技术漫游访问商业街道，为了使得光标签在其使用的VR设备(Google眼镜)中突出显示，需要对光标签进行现实增强，因此调用本方法。首先用户U使用图像采集设备获得面前图像；通过光标签扫描发现面前有一个光标签，标识一家快餐餐馆；识别后，本方法对光标签显示内容进行逐帧分析，发现该光标签传递的内容正在展示该快餐店中新推出的套餐，包括汉堡、薯条、可乐、冰淇淋等；经过在动画题材库中匹配发现有一段卡通人物享用该套餐的动画视频；则将该视频***到用户的显示视频中，用户立即理解了该光标签的推送内容，并欣然前往进行消费。

实施例2

用户U借助光标签技术漫游访问商业街道，U是一个对战游戏迷，为了使得用户U在现实生活中有置身游戏的感觉，使用本方法对街景进行定制。首先用户U使用图像采集设备获得面前图像；通过光标签扫描发现面前有一个光标签，标识一处停车场；识别后，本方法对光标签显示内容进行逐帧分析，发现该光标签传递的内容为停车场的内部结构图；本方法对该内部结构图进行CS游戏图像话处理；则用户U通过VR眼镜进行观察，发现周围就是游戏场景，因此在一边行进的同时，与同伴展开对战游戏，充分体验了在现实中对战的快感。

Claims (5)

1.基于光标签的定制现实方法，其特征在于，包括如下步骤，

步骤1，对需要定制的场景进行扫描，通过任意相邻两帧图像的差分得到场景中标定光标签；具体的，对需要定制的场景进行连续采集多帧图像，相邻帧之间的采集时长不小于标定光标签上动态定位标识两次闪烁的时间间隔；对任意相邻的两帧做差分得到差值图，在差值图中找到标定光标签的定位标识；

步骤2，对标定光标签的传递内容进行解析，确定背景图像范围、背景图像内包括的实体对象、以及标定光标签在背景图像中的坐标位置；

步骤3，根据标定光标签在背景图像中的坐标位置，对背景图像范围和实体对象分别进行重绘和/或动画替换后合成得到定制现实的场景；

步骤3中，对背景图像范围和实体对象分别进行动画替换时，包括如下步骤，

根据背景图像和实体对象的标注定义，在动画题材库中进行相似度匹配，得到相似对最高的动画模型，对背景图像和实体对象进行替换；根据标定光标签在背景图像中的坐标位置，对替换后的背景图像和实体对象进行合成；

根据如下公式进行相似度匹配，

其中，SIM(m_i,C)为动画匹配相似度，标定光标签的内容序列C＝{P,X₀,…X_i,…,X_r}，P为标定光标签的坐标位置，X_i为第i帧的标定光标签数据序列；

动画题材库M＝{m₀,…m_i,…}，动画题材m_i＝{l₀,…l_j,…,l_k}，j为自然数，l_j为对动画题材的关键词代码；

sim(X_i,l_j)为标定光标签数据序列X_i与动画题材的关键词代码l_j相似度值。

2.根据权利要求1所述的基于光标签的定制现实方法，其特征在于，步骤二的具体步骤如下，

对标定光标签显示数据进行逐帧解码分析，获得标定光标签内容序列，得到背景图像范围、背景图像内包括的实体对象、以及标定光标签在背景图像中的坐标位置。

3.根据权利要求2所述的基于光标签的定制现实方法，其特征在于，对标定光标签显示数据进行逐帧解码分析时包括如下步骤，

将每帧之间采集时长调整到等于标定光标签闪烁频率的倒数；采集标定光标签全部一个周期的帧图像，通过找到的定位标识得到信号单元组，分别读取信号单元组中各单元的数字信号值，则得到对应帧的标定光标签数据序列，将所有数据序列按帧图像顺序排列后得到一个周期内所有帧图像的内容序列；内容序列中还包括标定光标签的坐标位置。

4.根据权利要求1所述的基于光标签的定制现实方法，其特征在于，光标签的坐标位置是在光标签安装时同步测量并预设到标定光标签的传递内容中的。

5.根据权利要求1所述的基于光标签的定制现实方法，其特征在于，步骤3中，对背景图像范围和实体对象分别进行重绘时，包括如下步骤，

根据标定光标签在背景图像中的坐标位置，在提供背景图像定位及实景的软件中进行匹配，得到背景图像和实体对象的匹配图像后，分别进行边缘处理、色彩渲染和光照效果处理得到重绘的背景图像和实体对象。