北京邮电大学方维获国家专利权
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龙图腾网获悉北京邮电大学申请的专利一种增强现实跟踪注册方法、系统及介质获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119672063B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411363329.4,技术领域涉及:G06T7/246;该发明授权一种增强现实跟踪注册方法、系统及介质是由方维;陈黎茜;张铁农;韩磊;张乾坤设计研发完成,并于2024-09-27向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种增强现实跟踪注册方法、系统及介质在说明书摘要公布了:本发明涉及了一种增强现实跟踪注册方法、系统及介质,一种增强现实跟踪注册方法,包括:移动双目相机实时采集工业现场场景双目图像,基于人工标识物以构建跟踪注册结果对应人工标识物坐标系的变换矩阵;分别逐帧提取并匹配工业现场场景双目图像中的点线特征,进行点特征的筛选以及消失点的线特征筛选,基于筛选所得点线特征集合以得到全局位姿图并进行目标AR虚拟物体的追踪定位;构建点线特征融合的重投影误差模型,得到优化后的全局位姿图;实时估计双目相机的实时位姿,基于实时位姿在人工标识坐标系内注册目标AR虚拟物体。本发明可在复杂工业环境中为工业增强现实应用提供更为精确、鲁棒,且更具备工业环境适应性的增强现实。
本发明授权一种增强现实跟踪注册方法、系统及介质在权利要求书中公布了:1.一种增强现实跟踪注册方法,其特征在于,用于带有可移动的双目相机以及移动硬件显示模块的工业现场,包括: 移动所述双目相机实时采集工业现场场景双目图像,基于人工标识物完成对世界坐标系、AR虚拟模型坐标系与所述移动硬件平台显示模块坐标系的初始化对齐,以构建跟踪注册结果对应人工标识物坐标系的变换矩阵; 分别逐帧提取并匹配所述工业现场场景双目图像中的点线特征,进行所述点线特征中的点特征的筛选以及基于所述工业现场场景双目图像的消失点的线特征筛选,基于筛选所得点线特征集合以得到全局位姿图并进行目标AR虚拟物体的追踪定位; 构建所述点线特征融合的重投影误差模型,并基于所述重投影误差模型得到重投影误差,基于所述重投影误差得到优化后的所述全局位姿图; 基于优化后的所述全局位姿图实时估计所述双目相机的实时位姿,基于所述实时位姿在所述人工标识坐标系内注册目标AR虚拟物体; 所述双目相机设置有传感器模块,所述移动所述双目相机实时采集工业现场场景双目图像,包括:采集实时工业现场的传感器模块数据,其中,所述传感器模块数据包括所述工业现场场景双目图像以及加速度计与陀螺仪数据; 所述基于人工标识物完成世界坐标系、虚拟模型坐标系与所述移动硬件平台显示模块坐标系的初始化对齐,以构建跟踪注册结果对应人工标识物坐标系的变换矩阵,具体包括: 通过人工标识物进行所述世界坐标系的对齐; 假设所述AR虚拟模型坐标系至所述人工标识物坐标系的转换矩阵为,将所述初始化对齐的过程等价为获取AR虚拟模型相对于所述移动硬件平台显示模块的姿态的过程,以变换矩阵描述,满足: ; 其中,为人工标识物坐标系与所述移动硬件平台显示模块坐标系之间的转换矩阵,为所述传感器模块数据与所述移动硬件平台显示模块之间的转换矩阵,移动过程中的实时位姿估计表示为,通过所述变换矩阵以将后续跟踪注册结果建立在人工标识坐标系下; 所述分别逐帧提取并匹配所述工业现场场景双目图像中的点线特征,进行所述点线特征中的点特征的筛选以及基于所述工业现场场景图像的消失点的所述点线特征中的线特征筛选,基于筛选所得点线特征集合进行追踪定位,包括: 对于所采集的逐帧所述工业现场场景双目图像,提取ORB点特征以及LSD线特征,并获得所提取线特征的LBD描述子; 分别匹配所述工业现场场景双目图像的点线特征,基于所提取的线特征的相对线段长度进行线特征的初步筛选,其中,初步筛选包括:通过相对线段长度对所提取线段进行排序;筛选剔除排序超过第一预设值的线段,得到初步筛选后的线段序列,其中,所述第一预设值表示所提取线段中相对线段长度最大值; 基于所述初步筛选后的线段序列计算图像消失点,包括: 构建所述工业现场场景双目图像的等效球极坐标网格,以将像素转换到等效球体坐标系上的: 消失点假设生成:迭代随机选取的两条线段并计算交叉点,并将所述交叉点投影至等效球面上的单位向量,得到第一个消失点v1;假设第二个消失点,遍历所述第二消失点在所述等效球极坐标网格的假设,通过正交约束计算得到所述第二消失点;通过计算得到第三个消失点v3; 最佳消失点估计:对于经过所述初步筛选后的线段序列,计算其两两线段之间的交叉点p及其相应球网格,以表示以为间隔均匀采样的球网格i的交叉点p个数并以此作为网格响应值,对于每一种消失点假设,通过计算其消失点线段组合响应值从而得到最大响应值假设以作为最佳消失点估计; 所述线特征筛选,包括:以消失点为中心的聚类为通过初步筛选后的线段序列中的线特征与所述第一消失点、所述第二消失点以及所述第三消失点的角度偏差进行分类,其中所述角度偏差通过计算所述线段序列中线段中点与消失点连线所得直线与所述线段序列中线段的夹角获取,当所述夹角满足小于第二预设值,则认为该线段归类为该消失点,结果聚类后在线段序列基础上获得线特征的三个分类序列,对于满足条件的线段进行过滤从而得到用于跟踪的线特征序列。
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