СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЙ КОРРЕКТНОЕ ВОСПРИЯТИЕ УДАЛЕНИЯ ВИРТУАЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ
METHOD FOR GENERATING AUGMENTED REALITY IMAGES ENSURING CORRECT PERCEPTION OF VIRTUAL OBJECTS REMOVAL

Изобретение относится к технологиям дополненной реальности (augmented reality), позволяющим совмещать в одном пространстве реальный мир и виртуальные, созданные компьютером объекты.
Уровень техники.
Известны системы дополненной реальности, где стереокартина реального мира формируется с помощью двух видеокамер, размещаемых перед глазами пользователя. Примером могут служить системы с применением устройства VideiVision компании WorldViz http://www.worldviz.corn/products/augmented-reality/videovision. При этом стереопары виртуальных объектов формируются управляющим компьютером и накладываются в соответствии с данными подсистемы позиционирования на видеопотоки от видеокамер с последующим воспроизведении полученного стереоскопического изображения дополненной реальности на микродисплеях шлема виртуальной реальности.
При этом в случае воспроизведения виртуальных объектов, находящихся достаточно далеко от наблюдателя, возникает проблема неправильного восприятия удаления виртуальных объектов. Так как элементы виртуальной картинки выглядят заметно четче и ярче наблюдаемых на большом удалении элементов реального мира в силу наблюдения последних через слой воздуха и из-за искажений, вносимых оптикой видеокамер, то виртуальные объекты воспринимаются человеком как находящиеся ближе, чем на самом деле. Этот эффект не проявляется для виртуальных объектов, находящихся вблизи от наблюдателя, поскольку при этом расстояние до виртуального объекта соответствует расстоянию, представление о котором формируется у наблюдателя по внешним признакам изображений виртуальных объектов - яркости, цветовой гамме, четкости, отчетливости тени, которые мозг наблюдателя соотносит с признаками изображения реального мира.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание способа формирования изображения дополненной реальности с использованием видеокамер обеспечивающего корректное восприятие удаления виртуальных объектов.
Раскрытие изобретения
Технический результат предлагаемого изобретения состоит в устранении эффекта неправильной оценки расстояния до виртуальных объектов, которые находятся на значительном удалении от наблюдателя, в картинке дополненной реальности, формируемой системой с использованием видеокамер для воспроизведения реального мира.
Указанный технический результат достигается тем, что в состав системы дополненной реальности, где картина реального мира формируется с помощью видеокамер, размещаемых перед глазами пользователя, вводится блок адаптации характера воспроизведения виртуальных объектов к характеру воспроизведения видимого реального мира.
Функциями блока являются:
1) анализ текущей яркости и цветовой гаммы фрагментов получаемой от видеокамер картинки реального мира, на которые предполагается накладывать изображения виртуальных объектов;
2) регистрация текущего времени, получаемого из управляющего системой компьютера;
3) регистрация текущего направления наблюдения, получаемого из подсистемы позиционирования системы дополненной реальности;
4) формирование параметров изображения виртуальных объектов, адаптированных к параметрам фрагментов видеокартинки реального мира, на которые предполагается накладывать изображения виртуальных объектов, в том числе а) яркости, б) зависящей от условий освещенности цветовой гаммы, в) четкости, г) направления и размера теней.
Управляющий компьютер получает от блока адаптации адаптированные параметры изображения виртуальных объектов и использует их для формирования этих изображений. Как результат устраняется эффект неправильной оценки удаления виртуальных объектов.
Краткое описание иллюстраций.
Фиг. 1 - техническая реализация способа формирования изображения дополненной реальности, обеспечивающей корректное восприятие удаления виртуальных объектов.
Осуществление изобретения.
Осуществление предлагаемого способа формирования изображения дополненной реальности, обеспечивающей корректное восприятие удаления виртуальных объектов заключается в следующем.
Способ подразумевает использование системы (см. фиг. 1), которая включает шлем виртуальной реальности, снабженный двумя микродисплеями и двумя видеокамерами, подсистему локального позиционирования, содержащую средство определения трех линейных и трех угловых координат положения шлема виртуальной реальности в пространстве и приемник глобальной спутниковой навигационной системы, управляющий компьютер, генерирующий пару стереоизображений для микродисплеев шлема виртуальной реальности, причем датчик локальной подсистемы позиционирования размещен на шлеме виртуальной реальности и блок адаптации характера воспроизведения виртуальных объектов к характеру воспроизведения видимого реального мира. Входы блока адаптации подключены к управляющему компьютеру, к подсистеме локального позиционирования, к системе спутниковой навигации и к видеопотоку, поступающему от любой из видеокамер. Получая от управляющего компьютера данные о текущем времени, а от подсистемы локального позиционирования и спутниковой системы позиционирования данные о положении наблюдателя и направлении его взгляда, блок адаптации вырабатывает параметры тени виртуального объекта, которую должен видеть наблюдатель в текущих обстоятельствах места и времени. Получая от управляющего компьютера данные о положении изображения виртуальных объектов относительно картинки от видеокамеры, на которую накладывается изображение виртуальных объектов, блок адаптации анализирует яркость, цветовую гамму и четкость соответствующих фрагментов картинки от видеокамеры и вырабатывает адаптированные параметры для виртуальных объектов. Выработанные блоком адаптации параметры передаются управляющему компьютеру для формирования изображения виртуальных объектов.
Блок адаптации реализуется как отдельное вычислительное устройство, содержащее собственный процессор для выработки адаптированных параметров виртуальных объектов. В качестве подсистемы локального позиционирования, спутниковой навигационной системы и шлема виртуальной реальности можно использовать серийно выпускаемые промышленностью изделия, например Polhemus G4, GlobalSat BU-353, Sony HMZ.