增强现实的光影估计方法、装置及计算机存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种增强现实的光影估计方法、装置及计算机存储介质。方法包括如下步骤：获取当前时间以及增强现实设备的位置信息；基于当前时间以及位置信息，获取位置信息对应的天气信息；根据位置信息判断增强现实设备是否位于室外；在增强现实设备位于室外的情况下，利用当前时间、位置信息以及天气信息，计算虚拟光源的光影投射角度；按照光影投射角度，控制虚拟光源向虚拟物体发射光线；在光线照射下，根据天气信息生成虚拟物体在增强现实环境下的投影图像。通过上述方式，本申请能够快速地获得真实度高的虚拟物体投影。

【技术实现步骤摘要】
增强现实的光影估计方法、装置及计算机存储介质
本申请涉及计算机视觉
，特别是涉及一种增强现实的光影估计方法、装置及计算机存储介质。
技术介绍
增强现实(augmentedreality，AR)是将虚拟的三维物体、视频、文字和图片等计算机生成的信息实时叠加显示到真实场景中，通虚实融合实现自然的人机交互，其在医疗卫生、军事仿真、工业维修和教育娱乐等行业具有广泛的应用前景。在将虚拟物体叠加到用户周围的真实场景中时，虚拟物体与真实环境的几何一致、时间一致和光影一致是实现虚拟物体高度真实的主要因素。目前几何一致和时间一致的研究已经比较成熟，而光影一致性的研究尚处于发展阶段，仍然面对诸多难题，导致虚拟物体与真实环境还达不到很好的视觉统一，用户观感效果不佳。
技术实现思路
本申请提供一种增强现实的光影估计方法、增强现实的光影估计装置及计算机存储介质，以解决现有技术中虚拟物体与真实环境光影不一致导致的增强现实真实性不强、观感效果差的问题。为解决上述技术问题，本申请提供一种增强现实的光影估计方法。该方法包括：获取当前时间以及增强现实设备的位置信息；基于当前时间以及位置信息，获取位置信息对应的天气信息；根据位置信息判断增强现实设备是否位于室外；在增强现实设备位于室外的情况下，利用当前时间、位置信息以及天气信息，计算虚拟光源的光影投射角度；按照光影投射角度，控制虚拟光源向虚拟物体发射光线；在光线照射下，根据天气信息生成虚拟物体在增强现实环境下的投影图像。其中，位置信息包括室内外信息和定位信息。光影投射角度为虚拟光源发出的光线与地平面之间的夹角。因此，本实施例通过在确定增强现实设备位于室外的情况下，利用当前时间和位置信息，获取该位置信息在当前时间对应的天气信息，并进一步利用当前时间、位置信息以及天气信息计算虚拟光源的光影投射角度，以使得虚拟物体的光影投射角度与真实环境中的光线角度一致，从而使得在增强现实图像中，虚拟物体及其投影图像与真实环境融合得更加自然。其中，利用当前时间、位置信息以及天气信息，计算虚拟光源的光影投射角度包括：利用当前时间以及位置信息，计算当前时间下位置信息对应的太阳高度角；判断太阳高度角是否大于预设角度；以及判断天气信息是否为雨雪天气；在太阳高度角大于预设角度，且天气信息不为雨雪天气的情况下，将太阳高度角确定为虚拟光源的光影投射角度。因此，在确定太阳高度角大于预设角度以及当前不为雨雪天气的情况下，真实环境中太阳光线较强，因而确定太阳高度角为光影投射角度，能够使得虚拟物体的投影图像跟真实环境下太阳照射形成的一样，能够提高虚拟物体光影的真实性。其中，在光线照射下，根据天气信息生成虚拟物体在增强现实环境下的投影图像包括：在光线照射下，获取虚拟物体的初始投影图像；根据天气信息确定初始投影图像的处理策略；利用处理策略对初始投影图像进行处理，得到投影图像。因此，进一步根据天气信息确定对初始投影图像的处理策略，能够使得最终生成的投影图像更接近自然环境中物体的影子形态，能够使投影图像更加自然。其中，根据天气信息确定初始投影图像的处理策略包括：在天气信息为晴天的情况下，确定处理策略为锐化处理。从而，利用处理策略对初始投影图像进行处理，得到投影图像包括：对初始投影图像进行锐化处理，得到投影图像。因此，在确定天气为晴天的情况下，由于太阳光线强，自然环境中散射光线相对太阳直射光线影响弱，自然环境中物体的影子具有明显的形状，对初始投影图像进行锐化处理，使得得到的投影图像具有更明显的方向、边界和形状，投影图像更加真实自然。其中，根据天气信息确定初始投影图像的处理策略包括：在天气信息为阴天的情况下，确定处理策略为第一虚化处理，第一虚化处理包括第一虚化参数。从而，利用处理策略对初始投影图像进行处理，得到投影图像包括：对初始投影图像进行第一虚化处理，得到投影图像。因此，在确定天气为阴天的情况下，由于太阳光线较强，自然环境中散射光线无法忽略，自然环境中物体的影子具有较明显的形状但边界稍显模糊，影子边界为渐变消失的形态，对初始投影图像进行第一虚化处理，使得得到的投影图像的边界模糊，投影图像更加真实自然。其中，该方法还包括：在太阳高度角大于预设角度，且天气信息为雨雪天气的情况下，确定预设投射角度为光影投射角度。从而，在光线照射下，根据天气信息生成虚拟物体在增强现实环境下的投影图像包括：在光线照射下，获取虚拟物体的初始投影图像；对初始投影图像进行第二虚化处理，得到投影图像，第二虚化处理包括第二虚化参数，第二虚化参数的数值大于第一虚化参数的数值。其中，预设投影角度可以为80度至110度之间的一个角度。因此，在确定天气为雨雪天气的情况下，由于太阳光线弱，自然环境中无直射光线，均为散射光线，自然环境中物体由于受到空间中多方向的光线影响，其影子主要集中于物体的下方，但影子的形状不明显且边界更加模糊，因而将预设投影角度设置为光影投射角度，并对初始投影图像进行第二虚化处理，第二虚化处理的虚化程度大于第一虚化处理的虚化程度看，使得得到的投影图像的方向位于虚拟物体的下方，并且投影图像的边界更加模糊，投影图像更加真实自然不突兀。其中，该方法还包括：获取增强现实设备采集的真实场景图像；对真实场景图像进行三维重建，得到真实场景的重建真实场景图像；将虚拟物体和投影图像添加到重建真实场景图像中，得到增强现实图像。因此，将虚拟物体和投影图像添加到重建真实场景图像中后，能够使虚拟物体的光影与真实场景中的光影一致，从而增强现实图像中，虚拟物体和其投影图像能自然地融入到真实场景中，能够提高增强现实图像的真实性。为解决上述技术问题，本申请提供一种增强现实的光影估计装置。该装置包括判断模块、计算模块、控制模块和生成模块。其中，判断模块用于根据位置信息判断增强现实设备是否位于室外；计算模块用于在增强现实设备位于室外的情况下，利用当前时间、位置信息以及天气信息，计算虚拟光源的光影投射角度；控制模块用于按照光影投射角度，控制虚拟光源向虚拟物体发射光线；生成模块用于在光线照射下，根据天气信息生成虚拟物体在增强现实环境下的投影图像。为解决上述技术问题，本申请提供一种电子设备。电子设备包括处理器和通讯电路；处理器耦接通讯电路，在工作时执行指令，以配合通讯电路实现上述的增强现实的光影估计方法。为解决上述技术问题，本申请提供一种计算机存储介质。计算机存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行以实现上述的增强现实的光影估计方法的步骤。本申请通过在确定增强现实设备位于室外的情况下，利用当前时间和位置信息，获取该位置信息在当前时间对应的天气信息，并进一步利用当前时间、位置信息以及天气信息计算虚拟光源的光影投射角度，以使得虚拟物体的光影投射角度与真实环境中的光线角度一致，从而使得虚拟物体与真实环境融合得更加自然。本申请光影估计的方法简单，运算量小，能够快速地计算出虚拟物体的投影，降低增强现实图像合成的时延。进一步地，本申请使用太阳高度角作为模拟光源的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强现实的光影估计方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取当前时间以及增强现实设备的位置信息；/n基于所述当前时间以及所述位置信息，获取所述位置信息对应的天气信息；/n根据所述位置信息判断所述增强现实设备是否位于室外；/n在所述增强现实设备位于室外的情况下，利用所述当前时间、所述位置信息以及所述天气信息，计算虚拟光源的光影投射角度；/n按照所述光影投射角度，控制所述虚拟光源向虚拟物体发射光线；/n在所述光线照射下，根据所述天气信息生成所述虚拟物体在增强现实环境下的投影图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种增强现实的光影估计方法，其特征在于，所述方法包括：
获取当前时间以及增强现实设备的位置信息；
基于所述当前时间以及所述位置信息，获取所述位置信息对应的天气信息；
根据所述位置信息判断所述增强现实设备是否位于室外；
在所述增强现实设备位于室外的情况下，利用所述当前时间、所述位置信息以及所述天气信息，计算虚拟光源的光影投射角度；
按照所述光影投射角度，控制所述虚拟光源向虚拟物体发射光线；
在所述光线照射下，根据所述天气信息生成所述虚拟物体在增强现实环境下的投影图像。


2.根据权利要求1所述的增强现实的光影估计方法，其特征在于，所述利用所述当前时间、所述位置信息以及所述天气信息，计算虚拟光源的光影投射角度，包括：
利用所述当前时间以及所述位置信息，计算所述当前时间下所述位置信息对应的太阳高度角；
判断所述太阳高度角是否大于预设角度；以及
判断所述天气信息是否为雨雪天气；
在所述太阳高度角大于所述预设角度，且所述天气信息不为所述雨雪天气的情况下，将所述太阳高度角确定为所述虚拟光源的光影投射角度。


3.根据权利要求2所述的增强现实的光影估计方法，其特征在于，所述在所述光线照射下，根据所述天气信息生成所述虚拟物体在增强现实环境下的投影图像包括：
在所述光线照射下，获取所述虚拟物体的初始投影图像；
根据所述天气信息确定所述初始投影图像的处理策略；
利用所述处理策略对所述初始投影图像进行处理，得到所述投影图像。


4.根据权利要求3所述的增强现实的光影估计方法，其特征在于，所述根据所述天气信息确定所述初始投影图像的处理策略，包括：
在所述天气信息为晴天的情况下，确定所述处理策略为锐化处理；
所述利用所述处理策略对所述初始投影图像进行处理，得到所述投影图像，包括：
对所述初始投影图像进行锐化处理，得到所述投影图像。


5.根据权利要求3所述的增强现实的光影估计方法，其特征在于，所述根据所述天气信息确定所述初始投影图像的处理策略，包括：
在所述天气信息为阴天的情况下，确定所述处理策略为第一虚化处理，所述第一虚化处理包括第一虚化参数；
所述利用所述处理策略对所述初始投影图像进行处...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建博，孙凯，
申请(专利权)人：深圳市商汤科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44