使用微功率脉冲雷达确定移动显示位置和取向制造技术

实施例一般针对使用微功率脉冲雷达确定移动显示位置和取向。装置的实施例包括呈现图像的显示器；生成雷达信号脉冲并且基于所接收到的返回信号生成距离数据的雷达部件；发射雷达信号脉冲并且接收返回信号的雷达天线；以及处理信号和数据的处理器，处理器用于：处理返回信号以确定显示关于环境中的真实对象的位置和取向并且确定用户的优势点的位置，并且生成增强图像，包括再现虚拟对象并且将虚拟对象叠加在包括一个或多个真实对象的图像上，虚拟图像的再现至少部分地基于所确定的显示的位置和取向以及所确定的用户的优势点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文所描述的实施例一般涉及电子设备的领域，并且更特别地，涉及使用微功率脉冲雷达确定移动显示位置和取向。
技术介绍
在移动电子设备的操作中，可能存在对于设备的位置和取向的精确确定的需要。在示例中，增强现实图像可以组合包含实际对象的环境的图像与虚拟对象的图像，具有提供无缝地合并这样的图像成分（image component）的组合图像的意图。然而，常规系统由于针对这样的元素的关于用于描绘增强图像的显示的经计算位置的不精确性而常常在合并虚拟和真实图像方面有困难。所述经计算位置的不精确性由用于描绘增强图像的显示的位置和取向的测量的不足精确性引起。因此，虚拟图像常常未被良好地锚定（anchor）到环境，从而使这样的图像常常在环境中“游动”而不是自然地存在或在环境中移动。另外，合并真实和虚拟对象要求遮断（occlusion）的精确描绘，其中虚拟对象被部分地隐藏在真实对象后面。如果位置和取向未精确地呈现，则真实对象与虚拟对象之间的边界将是不精确的，这可能在增强现实图像中创建间隙而不是虚拟与实际对象之间的自然外观描绘。附图说明这里描述的实施例通过示例的方式并且不是通过限制的方式在附图的各图中被图示，其中相似的参考数字指的是类似的元件。图1图示了使用微功率脉冲雷达提供位置和取向的确定的电子设备的实施例；图2图示了根据实施例的包括使用微功率脉冲雷达确定位置和取向的装置的元件的框图；图3图示了根据实施例的微功率脉冲雷达部件或系统；图4A图示了根据实施例的通过移动设备生成增强现实图像；图4B图示了根据实施例的环境的经调节相机视图；图4C图示了根据实施例的用于在增强现实图像中使用的虚拟对象视图的再现（rendering）；图4D图示了根据实施例的用于增强现实图像的虚拟信息视图；图4E图示了根据实施例的用于增强现实图像的生成的合成堆叠；图4F图示了根据实施例的用于增强现实图像的生成的虚拟对象；图4G图示了根据实施例的结果得到的经合成增强现实视图；图5图示了根据实施例的虚拟对象在增强现实图像中的放置；图6是图示了用于使用微功率脉冲雷达确定设备位置和取向的过程的实施例的流程图；以及图7是提供使用微功率脉冲雷达确定装置位置和取向的电子装置或系统的实施例的图解。具体实施方式本文所描述的实施例一般针对使用微功率脉冲雷达确定移动显示位置和取向。出于本描述的目的：“移动设备”意指平板计算机、2合1或可拆分计算机、智能电话、手持计算机、移动互联网设备或包括处理和图像呈现能力的其它移动电子设备。“微功率脉冲雷达”或“MIR”意指产生短电磁脉冲的较低功率雷达系统。MIR部件或系统一般在短脉冲中使用大无线电频谱（大于500MHz）产生超宽带（UWB）信号，并且此类部件或系统可以被称为超宽带微功率脉冲雷达或“UMIR”。如本文所使用的，雷达系统一般被称为MIR系统或部件，其包括UMIR。“罩盖”或“外壳”意指可以围封设备的内部部件的电子设备的外部部分。诸如移动设备之类的电子设备可以在增强现实（AR）操作中被使用。增强现实系统再现在视觉上叠加在真实世界上的虚拟对象。为了使试图模拟实际、物理对象的增强现实系统对观看者而言看起来自然，要求系统以对象对用户而言看起来表现为真实、物理对象的这样的方式来再现虚拟对象。除其它因素之外，虚拟对象需要看起来稳固地锚定到环境，并且这样的对象必须以与真实对象相同的方式被遮断，如果存在真实环境的遮断部分的话。增强现实操作已经由之前的常规系统以变化的成功程度进行了尝试。然而，就常规系统而言的常见问题在于，由于感测显示相对于环境的位置的误差以及关于用户的主视眼（或优势点）相对于显示的位置的误差，经再现的虚拟对象倾向于“游动”或看起来劣质地锚定到真实环境。另外，附加问题在于，环境的遮断特征难以标识和表征，并且因而常规系统常常劣质地表示虚拟对象的遮断。常规增强现实系统已经采用视频的数字处理来对对象位置进行寻址。然而，就这样的系统而言的问题在于，系统仅提供视见平截头体的2D投影，其中视见平截头体是从特定视点（诸如由观看者通过显示观看的区域）观看到的三维空间。关于场景中的实际深度的信息在2D投影中丢失，并且还原投影在计算上是昂贵的。此外，通常不可能直接确定视频场景中的绝对距离或深度而不求助于场景中的参考对象，并且这样的参考对象的使用使例如用于增强现实的自含式（self-contained）移动设备的目的挫败。在一些实施例中，一种装置、系统和过程提供通过借助于雷达元件（诸如微功率脉冲雷达元件）主动询问真实环境以精确地确定显示相对于周围环境的位置和取向并且精确地确定显示相对于用户的视点的位置和取向来解决“游动”和遮断问题的增强现实操作。图1图示了提供使用微功率脉冲雷达确定位置和取向的电子设备的实施例。在一些实施例中，设备通过利用超宽带微功率脉冲雷达以构造移动显示的视见平截头体内的环境的深度图并且生成和更新查看矩阵以关于设备精确地放置用户的视见平截头体来进行操作。位置数据的生成包括以下的确定：（a）移动显示的平面相对于环境的位置和取向，以及（b）用户的视点相对于显示的位置。如图1中所提供的顶视图中所图示的，移动设备110被用于增强现实应用。在一些实施例中，设备110包括成像元件120，包括但不限于后置相机，以捕获真实环境的图像，其中真实环境包括设备的相机视见平截头体160内的实际对象175，其中图1还图示了用户视见平截头体162。在一些实施例中，移动设备110在显示屏125上生成和向用户150提供增强现实图像，其中增强现实包括虚拟图像170的添加。然而，增强现实图像在其环境中将看起来不是自然的，除非虚拟对象适当地扎根到环境并且看起来被相比于虚拟图像更靠近用户的实际对象（诸如对象175）适当地遮断。如图1中所图示的，来自相机视点182的实际对象剪影射线可能不指示实际对象175对虚拟对象170的遮断，但是来自用户视点182的实际对象剪影射线证明，从用户的视点来看，存在虚拟对象170的部分的遮断。在一些实施例中，移动设备包括多个雷达天线，天线包括多个面向后方的MIR天线130-132以用于在确定诸如对象175之类的实际对象的位置和距离中使用，并且还可以包括多个面向前方的MIR天线134-136以用于在确定用户150的优势点的位置中使用。在一些实施例中，天线用于发射和接收超微功率脉冲雷达信号脉冲。MIR在非常小的时间步长中提供确定对象位置方面的超常精确性，并且因而是执行这些功能的有用且强大的技术。通常，3D再现程序使用3D变换矩阵来在虚拟世界内对虚拟模型进行取向，并且在虚拟世界内定位虚拟相机。在增强现实应用中，视见平截头体160必须精确地对应于用户的视点150和真实世界中的移动显示的位置和取向。虽然在图1中以二维描绘，但是视见平截头体就角锥体形状的顶点处的用户的视点150而言具有近似四边角锥体的形状的形状。图1还图示了针对相机视见平截头体和用户平截头体的原点的不同点。在一些实施例中，视点之间的差异可以通过预处理相机图像以使其看起来已从用户的视点捕获来校正。在一些实施例中，为了适应离轴（即不在显示的笔直前方）来看显示125的用户150，相机视见平截头体160可以比用户视见平截头体更宽，使得相机视频的预处理将能够选择相机视见平截头体的合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：呈现图像的显示器；生成多个雷达信号脉冲并且基于所接收到的返回信号生成距离数据的雷达部件；发射多个雷达信号脉冲并且接收返回信号的多个雷达天线；以及处理信号和数据的处理器，其中处理器用于：处理由多个雷达天线接收的返回信号以确定显示关于环境中的真实对象的位置和取向并且确定装置的用户的优势点的位置，并且生成增强图像，包括再现虚拟对象并且将虚拟对象叠加在包括一个或多个真实对象的图像上，虚拟图像的再现至少部分地基于所确定的显示的位置和取向以及所确定的装置的用户的优势点。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.28 US 14/2296301.一种装置，包括：呈现图像的显示器；生成多个雷达信号脉冲并且基于所接收到的返回信号生成距离数据的雷达部件；发射多个雷达信号脉冲并且接收返回信号的多个雷达天线；以及处理信号和数据的处理器，其中处理器用于：处理由多个雷达天线接收的返回信号以确定显示关于环境中的真实对象的位置和取向并且确定装置的用户的优势点的位置，并且生成增强图像，包括再现虚拟对象并且将虚拟对象叠加在包括一个或多个真实对象的图像上，虚拟图像的再现至少部分地基于所确定的显示的位置和取向以及所确定的装置的用户的优势点。2.权利要求1的装置，其中雷达部件是微功率脉冲雷达（MIR）部件。3.权利要求1的装置，其中多个雷达天线包括在第一方向上发射雷达信号脉冲的第一多个雷达天线和在第二方向上发射雷达信号脉冲的第二多个雷达天线。4.权利要求1的装置，其中处理返回信号包括更新提供真实对象的距离的深度图。5.权利要求4的装置，其中处理返回信号包括更新查看矩阵，查看矩阵限定装置的用户的视见平截头体。6.权利要求5的装置，其中再现虚拟图像排除被第一真实对象遮断的虚拟图像的一部分，所述遮断是基于深度图和查看矩阵。7.权利要求1的装置，其中处理器预处理环境的图像以看起来已从用户的优势点被捕获。8.权利要求1的装置，其中装置是移动设备。9.权利要求7的装置，其中多个雷达天线中的每一个在移动设备中的不同位置中。10.一种方法，包括：利用相机捕获环境的图像；从移动设备中的多个雷达天线发射雷达信号脉冲；在多个雷达天线处接收返回信号；处理在多个雷达天线处接收的返回信号以确定显示关于环境中的真实对象的位置和取向以及移动设备的用户的优势点的位置；再现3D（三维）虚拟对象，其中虚拟对象的再现至少部分地基于所确定的显示的位置和取向以及所确定的用户的优势点的位置；以及通过在环境的图像上叠加虚拟对象来生成增强现实图像。11.权利要求10的方法，其中雷达信号脉冲使用微功率脉冲雷达（MIR）系统来发射。12.权利要求10的方法，其中发射雷达信号脉冲包括：从移动设备中的第一多个雷达天线朝向环境发射雷达信号脉冲；从移动设备中的第二多个雷达天线朝向移动设备的用户发射雷达信号脉冲；以及在第一多个和第二多个雷达天线处接收返回信号。13.权利要求10的方法，还包括预处理环境的图像以看起来已从用户的优势点被捕获。14.权利要求10的方法，其中处理在多个雷达天线处接收的返回信号包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：ND奈格尔，ME斯普伦格尔，PJ格温，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US