一种基于移动终端的增强现实场景光照模拟方法及移动终端与流程

1.本发明涉及计算机视觉及增强现实技术领域，具体而言，涉及一种基于移动终端的增强现实场景光照模拟方法及移动终端。


背景技术：

2.增强现实技术，是一种通过生成与用户所处的真实环境相关的图形图像、声音等辅助信息，实现将虚拟信息融合到用户所处的真实世界，增强用户对真实环境的信息感知，丰富用户的体验感受的计算机技术。相较于虚拟现实技术，增强现实技术具有虚实结合的特性和对真实场景增强的效果，在计算机视觉应用领域具有更加明显的优势。
3.目前，随着移动通信技术的不断发展以及移动设备硬件水平的提升，基于移动终端的增强现实技术得到了快速的普及，已经广泛地应用于教育、社交、娱乐及商务等不同领域，用户通过移动终端能够便捷地体验虚拟信息叠加于真实环境场景中的显示效果，方便地获取更加多样化的信息内容。与此同时，移动终端的便携性在一定程度上使得移动终端更加容易在不同的环境场景中快速移动位置，不同场景位置中的环境光照的变化会极大地影响虚拟信息在真实环境场景中叠加显示的效果，进而影响使用者的体验和感受。因此，如何有效地结合环境场景中的光照信息，使虚拟信息更充分地与真实环境场景相融合，提高增强现实显示效果，成为目前亟待解决的技术问题之一。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题至少之一，本发明的实施例提出了一种基于移动终端的增强现实场景光照模拟方法，包括以下步骤：获取真实环境场景的光照参数i；确定移动终端在真实环境场景中的空间姿态参数g；在增强现实场景中设置方向光源，所述方向光源的方向参数与所述移动终端的空间姿态参数g相同，所述方向光源的光照参数与所述真实环境场景的光照参数i相同。
5.优选地，所述获取真实环境场景的光照参数i的步骤，具体为：获取所述移动终端的光传感器数据；对所述光传感器数据进行归一化处理，确定所述真实环境场景的光照参数i。
6.优选地，所述确定移动终端在真实环境场景中的空间姿态参数g的步骤，具体为：根据所述移动终端的陀螺仪数据，确定所述移动终端在真实环境场景中的空间姿态参数g。
7.优选地，所述基于移动终端的增强现实场景光照模拟方法，还包括：根据预设时间间隔，获取所述移动终端光传感器数据，确定当前真实环境场景的光照参数i'，判断i'是否大于i，若是，则获取所述移动终端的陀螺仪数据，确定所述移动终端当前在真实环境中场景中的空间姿态参数g'；以及，在所述增强现实场景中，调整所述方向光源的方向参数与所述移动终端当前的空间姿态参数g'相同，以及，调整所述方向光源的光照参数与所述真实环境场景当前的光照参数i'相同。
8.优选地，所述对所述光传感器数据进行归一化处理，确定所述真实环境场景的光
照参数i的步骤，具体为：判断所述移动终端光传感器数据t是否大于预设阈值t'，若是，令t＝t'；对所述光传感器数据t进行归一化处理，得到所述真实环境场景的光照参数i＝t/t'。
9.本发明的实施例同时提出了一种移动终端，包括光传感器和陀螺仪，所述移动终端包括：光照获取模块，用于获取真实环境场景的光照参数i；姿态获取模块，用于确定移动终端在真实环境场景中的空间姿态参数g；场景设置模块，用于在增强现实场景中设置方向光源，所述方向光源的方向参数与所述移动终端的空间姿态参数g相同，所述方向光源的光照参数与所述真实环境场景的光照参数i相同。
10.优选地，所述光照获取模块，具体用于：获取所述移动终端的光传感器数据；以及，对所述光传感器数据进行归一化处理，确定所述真实环境场景的光照参数i。
11.优选地，所述姿态获取模块，具体用于：根据所述移动终端的陀螺仪数据，确定所述移动终端在真实环境场景中的空间姿态参数g。
12.优选地，所述移动终端，还包括：动态检测模块，用于根据预设时间间隔，获取所述移动终端的光传感器数据，确定当前真实环境场景的光照参数i'，判断i'是否大于i，若是，则获取所述移动终端的陀螺仪数据，确定所述移动终端当前在真实环境中场景中的空间姿态参数g'；以及，所述场景设置模块还用于在所述增强现实场景中，调整所述方向光源的方向参数与所述移动终端当前的空间姿态参数g'相同，以及，调整所述方向光源的光照参数与所述真实环境场景当前的光照参数i'相同。
13.优选地，所述光照获取模块，还包括：数据处理单元，用于判断所述移动终端光传感器数据t是否大于预设阈值t'，若是，令t＝t'；以及，对所述光传感器数据t进行归一化处理，得到所述真实环境场景的光照参数i＝t/t'。
14.本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
15.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
16.图1是本发明的实施例的基于移动终端的增强现实场景光照模拟方法的流程示意图；
17.图2是本发明的实施例的移动终端的结构示意图。
具体实施方式
18.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
19.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
20.实施例一
21.本发明实施例提出一种基于移动终端的增强现实场景光照模拟方法，如图1所示，
包括以下步骤：s101、获取真实环境场景的光照参数i；s102、确定移动终端在真实环境场景中的空间姿态参数g；s103、在增强现实场景中设置方向光源，所述方向光源的方向参数与所述移动终端的空间姿态参数g相同，所述方向光源的光照参数与所述真实环境场景的光照参数i相同。
22.在该技术方案中，通过获取移动终端当前空间姿态对应的真实环境场景光照参数，在增强现实场景中设置方向光源，使增强现实场景中的光源参数与真实场景中的光源参数一致，从而在增强现实场景与真实环境场景叠加显示时，增加现实场景能够更加充分地与真实场景融合，显示效果更加真实。
23.在上述技术方案中，步骤s101，具体为：获取所述移动终端的光传感器数据；对所述光传感器数据进行归一化处理，确定所述真实环境场景的光照参数i。
24.在该技术方案中，移动终端通过光传感器检测真实环境场景的光信息，通过获取移动终端光传感器数据，进行归一化处理确定真实环境场景的光照参数，所述光照参数包括：光照强度、光照方向或者光源数量。
25.在上述技术方案中，步骤s102，具体为：根据所述移动终端的陀螺仪数据，确定所述移动终端在真实环境场景中的空间姿态参数g。
26.在该技术方案中，获取移动终端的陀螺仪数据，所述数据包括表示移动终端当前空间姿态的四元数或欧拉角，根据所述陀螺仪数据确定移动终端在真实环境场景中的当前姿态，得到移动终端在真实环境场景中的空间姿态参数g。
27.进一步地，构建增强现实场景模型时，在增强现实场景中设置方向光源，所述方向光源的方向参数与所述移动终端的空间姿态参数g相同，所述方向光源的光照参数与所述真实环境场景的光照参数i相同，从而在增强现实场景中实现对真实环境场景的光照属性的模拟，在增强现实场景与真实环境场景进行叠加显示时，增强现实场景的显示主体具有与真实环境场景中相同的光照属性，能够更加真实地与真实环境场景融合。
28.在上述技术方案中，步骤s103之后，还包括：根据预设时间间隔，获取所述移动终端光传感器数据，确定当前真实环境场景的光照参数i'，判断i'是否大于i，若是，则获取所述移动终端的陀螺仪数据，确定所述移动终端当前在真实环境中场景中的空间姿态参数g'；以及，在所述增强现实场景中，调整所述方向光源的方向参数与所述移动终端当前的空间姿态参数g'相同，以及，调整所述方向光源的光照参数与所述真实环境场景当前的光照参数i'相同。
29.在该技术方案中，由于移动终端使用过程中空间位置的变化，可能导致移动终端所处的真实环境场景中的光照的变化，因此，动态检测真实环境场景当前的光照属性，获取当前真实环境场景的光照参数i'，判断当前真实环境场景的光照参数i'大于前一次获取的真实环境场景光照参数i时，记录该真实环境场景当前光照参数i'，并获取移动终端的陀螺仪数据，确定所述移动终端当前在真实环境中场景中的空间姿态参数g'。根据真实环境场景当前光照参数i'以及移动终端当前在真实环境中场景中的空间姿态参数g'，在增强现实场景中，调整方向光源的方向参数与移动终端当前的空间姿态参数g'相同，以及，调整方向光源的光照参数与真实环境场景当前的光照参数i'相同。从而在增强现实场景与真实环境场景叠加显示过程中，使得增强现实场景的显示主体与真实环境场景保持相同的光照属性，能够更加真实地与真实环境场景融合。
30.在上述技术方案中，对所述光传感器数据进行归一化处理，确定所述真实环境场景的光照参数i的步骤，具体为：判断所述移动终端光传感器数据t是否大于预设阈值t'，若是，令t＝t'；对所述光传感器数据t进行归一化处理，得到所述真实环境场景的光照参数i＝t/t'。
31.在该技术方案中，获取光传感器采集到的真实环境光数据，例如环境光照强度数据t，通常光传感器采集到的光照强度数据范围是[0,120000]，数据越大，表示环境光照强度越高，进行光照强度数据归一化处理时，预设一参数阈值t'，判断传感器采集到的光照强度数据t是否大于t'，若是，则令t＝t'，并通过公式i＝t/t'对所述光传感器数据t进行归一化处理，得到真实环境场景的光照参数i，其中，i的取值范围是[0,1]。
[0032]
本发明的实施例提供的基于移动终端的增强现实场景光照模拟方法，通过获取真实环境场景中的光照参数，结合移动终端的当前空间位姿，在构建增强现实场景模型时，根据真实环境场景中的光照参数和移动终端的空间位姿构造增强现实环境场景光源，并实时调整增强现实场景光源，使得增强现实场景与真实环境场景叠加显示时，增强现实场景中的显示内容的光照属性能够始终与真实环境场景保持一致，从而更充分地融合于真实环境场景中，具有更加逼真的显示效果。
[0033]
需要说明的是，本发明实施例的基于移动终端的增强现实场景光照模拟方法亦可以应用于虚拟现实技术中，用于虚拟现实场景的光照模拟。具体地，通过获取真实环境场景中的光照参数和移动终端的空间位姿构造虚拟现实环境场景光源，从而在构建虚拟现实环境场景时，实现对真实环境场景的光照模拟。
[0034]
实施例二
[0035]
本发明的实施例还提供一种移动终端200，包括光传感器和陀螺仪，如图2所示，还包括：光照获取模块201，用于获取真实环境场景的光照参数i；姿态获取模块202，用于确定移动终端在真实环境场景中的空间姿态参数g；场景设置模块203，用于在增强现实场景中设置方向光源，所述方向光源的方向参数与所述移动终端的空间姿态参数g相同，所述方向光源的光照参数与所述真实环境场景的光照参数i相同。
[0036]
在该技术方案中，移动终端200通过获取当前空间姿态对应的真实环境场景光照参数，在增强现实场景中设置方向光源，使增强现实场景中的光源参数与真实场景中的光源参数一致，从而在增强现实场景与真实环境场景叠加显示时，增加现实场景能够更加充分地与真实场景融合，显示效果更加真实。
[0037]
在上述技术方案中，光照获取模块201，具体用于：获取移动终端200的光传感器数据；对光传感器数据进行归一化处理，确定真实环境场景的光照参数i。
[0038]
在该技术方案中，移动终端200通过光传感器检测真实环境场景的光信息，通过获取移动终端200的光传感器数据，通过归一化处理确定真实环境场景的光照参数，所述光照参数包括：光照强度、光照方向或者光源数量。
[0039]
在上述技术方案中，姿态获取模块202，具体用于：根据所述移动终端200的陀螺仪数据，确定所述移动终端200在真实环境场景中的空间姿态参数g。
[0040]
在该技术方案中，获取移动终端200的陀螺仪数据，所述数据包括表示移动终端200当前空间姿态的四元数或欧拉角，根据所述陀螺仪数据确定移动终端200在真实环境场景中的当前姿态，得到移动终端200在真实环境场景中的空间姿态参数g。
[0041]
进一步地，场景设置模块203构建增强现实场景模型时，在增强现实场景中设置方向光源，所述方向光源的方向参数与所述移动终端的空间姿态参数g相同，所述方向光源的光照参数与所述真实环境场景的光照参数i相同，从而在增强现实场景中实现对真实环境场景的光照属性的模拟，在增强现实场景与真实环境场景进行叠加显示时，增强现实场景的显示主体具有与真实环境场景中相同的光照属性，能够更加真实地与真实环境场景融合。
[0042]
在上述技术方案中，所述移动终端200，还包括：动态检测模块204，用于根据预设时间间隔，获取所述移动终端200的光传感器数据，确定当前真实环境场景的光照参数i'，判断i'是否大于i，若是，则获取所述移动终端的陀螺仪数据，确定所述移动终端200当前在真实环境中场景中的空间姿态参数g'；以及，所述场景设置模块203还用于在所述增强现实场景中，调整所述方向光源的方向参数与所述移动终端200当前的空间姿态参数g'相同，以及，调整所述方向光源的光照参数与所述真实环境场景当前的光照参数i'相同。
[0043]
在该技术方案中，由于移动终端200使用过程中空间位置的变化，可能导致移动终端200所处的真实环境场景中的光照的变化，因此，动态检测模块204以预设时间间隔动态检测真实环境场景当前的光照属性，获取当前真实环境场景的光照参数i'，判断当前真实环境场景的光照参数i'大于前一次获取的真实环境场景光照参数i时，移动终端200记录该真实环境场景当前光照参数i'，并获取移动终端200的陀螺仪数据，确定所述移动终端200当前在真实环境中场景中的空间姿态参数g'。根据真实环境场景当前光照参数i'以及移动终端200当前在真实环境中场景中的空间姿态参数g'，场景设置模块203调整增强现实场景中方向光源的方向参数与移动终端200当前的空间姿态参数g'相同，以及，调整方向光源的光照参数与真实环境场景当前的光照参数i'相同。从而在增强现实场景与真实环境场景叠加显示过程中，使得增强现实场景的显示主体与真实环境场景保持相同的光照属性，能够更加真实地与真实环境场景融合。
[0044]
在上述技术方案中，光照获取模块201，还包括：数据处理单元，用于判断所述移动终端200的光传感器数据t是否大于预设阈值t'，若是，令t＝t'；以及，对所述光传感器数据t进行归一化处理，得到所述真实环境场景的光照参数i＝t/t'。
[0045]
在该技术方案中，光照获取模块201获取移动终端200的光传感器采集到的真实环境光数据，例如环境光照强度数据t，通常光传感器采集到的光照强度数据范围是[0,120000]，数据越大，表示环境光照强度越高，进行光照强度数据归一化处理时，预设一参数阈值t'，数据处理单元判断传感器采集到的光照强度数据t是否大于t'，若是，则令t＝t'，并通过公式i＝t/t'对所述光传感器数据t进行归一化处理，得到真实环境场景的光照参数i，其中，i的取值范围是[0,1]。
[0046]
本发明的实施例提供的移动终端，通过获取真实环境场景中的光照参数，结合移动终端的当前空间位姿，在构建增强现实场景模型时，根据真实环境场景中的光照参数和移动终端的空间位姿构造增强现实环境场景光源，并实时调整增强现实场景光源，使得增强现实场景与真实环境场景叠加显示时，增强现实场景中的显示内容的光照属性能够始终与真实环境场景保持一致，从而更充分地融合于真实环境场景中，具有更加逼真的显示效果。
[0047]
在本发明中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安
装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0048]
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0049]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。