本發(fā)明屬于人機(jī)交互技術(shù)領(lǐng)域，尤其適用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（ar）相關(guān)設(shè)備的交互操作。

背景技術(shù)：

在當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)一直是一個(gè)重要的it發(fā)展方向，越來越多的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)app把真實(shí)世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成，將原本在現(xiàn)實(shí)世界的一定時(shí)間空間范圍內(nèi)很難體驗(yàn)到的實(shí)體信息,通過ar技術(shù)，模擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應(yīng)用到真實(shí)世界，被人類感官所感知，從而達(dá)到超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)。

現(xiàn)有的技術(shù)利用普通攝像頭捕捉畫面，對(duì)圖像的特征點(diǎn)的識(shí)別、定位及跟蹤，并疊加計(jì)算機(jī)增強(qiáng)內(nèi)容。該方式有以下三個(gè)無法解決的問題：

1、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備與被識(shí)別物體需要隔開較大距離，通常在10厘米以上。用戶在體驗(yàn)過程中需要持續(xù)手持或佩戴設(shè)備，并盡量保持穩(wěn)定。由此導(dǎo)致用戶的體驗(yàn)不好，甚至疲勞。

2、對(duì)識(shí)別圖像的紋理特征、光照條件具有較高的要求。對(duì)于漸變色為主且邊界不清晰的圖像，或者，識(shí)別度較高的圖像在光線昏暗或明暗分布不均的場(chǎng)所，識(shí)別困難。

3、識(shí)別及跟蹤的精度較粗，通常都在厘米、甚至是分米級(jí)。

鑒于此，對(duì)于有較高精度要求和更好用戶體驗(yàn)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景，迫切的需要有一種實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的定位方法及相關(guān)裝置來解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明就是用來解決此類問題的，本發(fā)明提出一種實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的定位方法及相關(guān)裝置，使增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備實(shí)現(xiàn)接觸式交互，徹底解放了雙手；對(duì)于目標(biāo)內(nèi)容的紋理及光照條件無依賴；并且精確度能達(dá)到毫米級(jí)別。從而使增強(qiáng)內(nèi)容與目標(biāo)內(nèi)容更連貫，更穩(wěn)定，能使用戶有更好的體驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是提供一種實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的定位方法及相關(guān)裝置，來解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的諸多問題。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的定位方法及相關(guān)裝置，所述方法包括如下步驟：

步驟1.在內(nèi)容載體上按照一定規(guī)律布置光學(xué)編碼矩陣，使其構(gòu)成坐標(biāo)系。

步驟2.利用方位識(shí)別裝置讀取光學(xué)編碼，傳輸給外接系統(tǒng)。

步驟3.計(jì)算方位識(shí)別裝置相對(duì)于內(nèi)容載體的方位。

步驟4.根據(jù)步驟3中計(jì)算出的方位，實(shí)時(shí)調(diào)整智能移動(dòng)設(shè)備屏幕上所顯示的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)內(nèi)容，使其與周圍載體內(nèi)容吻合。

本發(fā)明，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

1、接觸式交互，解放雙手。

本提案所描述的典型使用場(chǎng)景，即方位識(shí)別裝置與智能移動(dòng)設(shè)備綁定后放置于平整的內(nèi)容載體之上，無需任何輔助手段保持設(shè)備位置的固定。因此，用戶的雙手得以更自如地與智能設(shè)備進(jìn)行多種交互。

2、對(duì)目標(biāo)內(nèi)容的紋理及光照條件無依賴。

本提案所述光學(xué)編碼的主要特點(diǎn)是在紅外線下易被讀取，而識(shí)別裝置本身配備主動(dòng)紅外光源，使用過程中，設(shè)備貼附于內(nèi)容載體表面，遮擋大部分可見光，使得光學(xué)編碼在紅外光下的成像比較清晰。因此，識(shí)別與定位過程對(duì)可見光光照條件無依賴。

3、毫米級(jí)內(nèi)容的連續(xù)識(shí)別和增強(qiáng)。

本提案由于采用了直徑約為1毫米的光學(xué)編碼作為識(shí)別的基本單位，且編碼序列按照遞增關(guān)系排列形成矩陣，因此在識(shí)別精度方面可以達(dá)到毫米級(jí)的連續(xù)識(shí)別和增強(qiáng)。

4、增強(qiáng)內(nèi)容與目標(biāo)內(nèi)容更連貫。

本提案所描述的典型使用場(chǎng)景中，智能移動(dòng)設(shè)備（通常是屏占比較高的智能手機(jī)或平板電腦）貼附于內(nèi)容載體之上，載體內(nèi)容與顯示屏幕中的數(shù)字增強(qiáng)內(nèi)容連貫吻合，僅相隔智能設(shè)備屏幕周圍較薄的邊緣。而現(xiàn)有方案中的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備，都與目標(biāo)內(nèi)容相距10厘米以上的距離。因此，本提案所述方法使增強(qiáng)內(nèi)容與目標(biāo)內(nèi)容更連貫。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的方法流程圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)例1應(yīng)用場(chǎng)景圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)例1方位識(shí)別裝置示意圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)例1計(jì)算兩點(diǎn)位置的示意圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)例1增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在智能手機(jī)上呈現(xiàn)的示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解為此處所描述的具體實(shí)例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的定位方法及相關(guān)裝置，所述方法包括如下步驟：

步驟s101.在內(nèi)容載體上按照一定規(guī)律布置光學(xué)編碼矩陣，使其構(gòu)成坐標(biāo)系。

步驟s102.利用方位識(shí)別裝置讀取光學(xué)編碼，傳輸給外接系統(tǒng)。

步驟s103.計(jì)算方位識(shí)別裝置相對(duì)于內(nèi)容載體的方位。

步驟s104.根據(jù)步驟s103中計(jì)算出的方位，實(shí)時(shí)調(diào)整智能移動(dòng)設(shè)備屏幕上所顯示的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)內(nèi)容，使其與周圍載體內(nèi)容吻合。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

具體實(shí)例：

以下介紹本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的定位方法及相關(guān)裝置的一個(gè)具體應(yīng)用實(shí)例。

實(shí)例1：

如圖2所示，是本發(fā)明所描述方法的典型使用場(chǎng)景，包含可被識(shí)別的內(nèi)容載體201（本例假設(shè)為一本書）、方位識(shí)別裝置202、智能移動(dòng)設(shè)備203（本例假設(shè)為一部智能手機(jī)）及運(yùn)行在其上的應(yīng)用軟件204。首先在首次加載應(yīng)用軟件104時(shí)軟件會(huì)自動(dòng)獲取智能設(shè)備203的顯示屏像素密度和像素尺寸，從而計(jì)算出該智能設(shè)備屏幕的物理尺寸。在使用智能設(shè)備203在內(nèi)容載體上移動(dòng)時(shí)，載體201上的畫面雖然被智能移動(dòng)設(shè)備203所覆蓋，但在智能移動(dòng)設(shè)備203的顯示屏中所渲染出的畫面，與其周圍的實(shí)體畫面相連貫，呈現(xiàn)出渾然一體的畫面，并在此基礎(chǔ)上，疊加計(jì)算機(jī)增強(qiáng)內(nèi)容，營造出獨(dú)特的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)用戶體驗(yàn)。

按著步驟s101在內(nèi)容載體201上按照一定規(guī)則布置光學(xué)編碼矩陣，使其構(gòu)成坐標(biāo)系，以供方位識(shí)別裝置（圖2中202）與智能移動(dòng)設(shè)備（圖2中203）相配合進(jìn)行定位。在內(nèi)容載體上，光學(xué)編碼沿著橫向（x軸）和縱向（y軸）均勻排列，形成坐標(biāo)系，為智能移動(dòng)設(shè)備在其上確定方位提供基礎(chǔ)。此類光學(xué)編碼尺寸微小（約1毫米見方），可見光下顏色較淡，對(duì)載體內(nèi)容的顏色幾乎不造成影響，隱藏于其他顏色中，肉眼不易察覺，僅在紅外光下突顯。內(nèi)容載體以一本書為例，在書中的每一頁都印刷有微小的光學(xué)編碼陣列。每個(gè)光學(xué)編碼唯一對(duì)應(yīng)以一個(gè)數(shù)值，該數(shù)值由光學(xué)編碼識(shí)別單元解析獲得。在圖示書頁中，光學(xué)編碼序列所對(duì)應(yīng)的數(shù)值排列規(guī)律為：從左到右、從上到下依次遞增，相鄰兩行首尾數(shù)值連續(xù)。光學(xué)編碼701、702、703對(duì)應(yīng)解析數(shù)值分別為100781、100782、100783，即：每一行中從左到右，相鄰光學(xué)編碼對(duì)應(yīng)數(shù)值依次遞增。光學(xué)編碼754、755對(duì)應(yīng)解析數(shù)值分別為100810、100811，即：相鄰兩行首尾數(shù)值連續(xù)。光學(xué)編碼除了用于標(biāo)識(shí)坐標(biāo)方位之外，其本身也承載頁碼（或所屬內(nèi)容板塊的編號(hào)）信息。假設(shè)書本中任意兩頁a和b，對(duì)應(yīng)書中頁碼分別為為1（即：第1頁），其所包含的光學(xué)編碼數(shù)值序列介于編碼值100001至編碼值109999之間。b在書中頁碼為5（即:第5頁），其所包含的光學(xué)編碼數(shù)值序列介于編碼值500001至編碼值509999之間。類似地，通過設(shè)定每一頁的編碼值范圍，可使解析算法在讀取到某一頁中任意一個(gè)編碼，都可以分析出該編碼所屬的頁碼，而不需要另行讀取專門的頁碼標(biāo)識(shí)。

按著步驟s102利用方位識(shí)別裝置（圖2中202）讀取內(nèi)容載體上排布的光學(xué)編碼，并將其傳輸給外界系統(tǒng)（例如，圖2中203）。參考圖3，圖中所示為方位識(shí)別裝置。該裝置包含兩個(gè)（或多個(gè)）光學(xué)編碼讀取裝置301、302，計(jì)算處理單元303，信號(hào)傳輸裝置304，供電裝置305。光學(xué)編碼讀取裝置301和302，其主要組成部分包括主動(dòng)紅外光源，圖像捕捉單元及圖像解析單元。圖3中，兩個(gè)光學(xué)編碼讀取裝置（301和302）分別用來讀取內(nèi)容載體表面的光學(xué)編碼，將讀取到的編碼傳輸至計(jì)算處理單元303，解析出光學(xué)編碼對(duì)應(yīng)的數(shù)值，通過信號(hào)傳輸裝置304傳輸給外接系統(tǒng)（智能移動(dòng)設(shè)備）。

按著步驟s103計(jì)算方位識(shí)別裝置（及外接智能移動(dòng)設(shè)備）相對(duì)于內(nèi)容載體的方位，以便后續(xù)步驟中調(diào)整數(shù)字增強(qiáng)內(nèi)容使其與周邊載體內(nèi)容相吻合。參考圖4，外接系統(tǒng)接收到上述光學(xué)編碼解析值后，對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，得到識(shí)別裝置在內(nèi)容載體上所處的坐標(biāo)位置，和朝向角度。具體邏輯如下：圖4為印有光學(xué)編碼序列的某載體表面的一個(gè)片段。401和402為方位識(shí)別裝置的兩個(gè)讀取裝置301和302在某一個(gè)時(shí)刻讀取到的兩個(gè)光學(xué)編碼。根據(jù)這兩個(gè)編碼對(duì)應(yīng)的解析數(shù)值，可以計(jì)算出兩個(gè)點(diǎn)在橫向（x軸）的相隔點(diǎn)數(shù)404，以及縱向（y軸）上的相隔點(diǎn)數(shù)405。根據(jù)404和405的值，可由公式c=√(x^2+y^2)得到兩點(diǎn)的距離，從而可以計(jì)算出兩個(gè)讀取裝置的幾何中心點(diǎn)403的邏輯坐標(biāo)。根據(jù)公式a=arctan(y/x)，計(jì)算得出401與402間連線與水平方向的夾角，即方位識(shí)別裝置相對(duì)于內(nèi)容載體的轉(zhuǎn)角（朝向）。智能移動(dòng)設(shè)備持續(xù)接收編碼值數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算，從而得以實(shí)時(shí)確定其方位并動(dòng)態(tài)刷新所顯示的內(nèi)容。上述計(jì)算過程，可以在圖3中方位識(shí)別裝置上的計(jì)算處理單元303進(jìn)行，也可以在外接智能移動(dòng)設(shè)備上的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用程序中進(jìn)行。

按著步驟s104，根據(jù)上述步驟中計(jì)算出的方位，實(shí)時(shí)調(diào)整智能移動(dòng)設(shè)備屏幕上所顯示的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)內(nèi)容，使其與周圍載體內(nèi)容吻合。參考圖5a、5b、5c，如圖所示，以一部智能手機(jī)502為例，說明運(yùn)行在其上的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用程序?qū)d體內(nèi)容501進(jìn)行增強(qiáng)顯示和交互的過程，圖5a中，501為印有光學(xué)編碼的載體內(nèi)容，502為智能手機(jī)，503為智能手機(jī)中預(yù)先存儲(chǔ)或加載的數(shù)字內(nèi)容的全貌，504為當(dāng)前智能手機(jī)屏幕中實(shí)際顯示的內(nèi)容，505為數(shù)字內(nèi)容503在載體內(nèi)容501的基礎(chǔ)上增強(qiáng)的部分，即增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)內(nèi)容。圖5b中，智能手機(jī)置于載體內(nèi)容之上，遮住載體內(nèi)容的一部分。此時(shí)，方位計(jì)算尚未生效，智能手機(jī)屏幕中所顯示的內(nèi)容506仍保持不變，即數(shù)字內(nèi)容中507所示區(qū)域的內(nèi)容?？梢钥闯?，智能手機(jī)所顯示的內(nèi)容506與周圍的載體內(nèi)容并不吻合。圖5c中，智能手機(jī)中的應(yīng)用程序接收到外接方位識(shí)別裝置傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，進(jìn)行方位計(jì)算后，更新其在數(shù)字內(nèi)容全貌中所應(yīng)顯示的區(qū)域，即509，從而實(shí)現(xiàn)了智能手機(jī)屏幕中所顯示的內(nèi)容508與周圍的載體內(nèi)容相吻合。類似地，當(dāng)智能手機(jī)再次移動(dòng)時(shí)，上述5b至5c的變化過程會(huì)持續(xù)進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)指出，以上描述僅為清晰的說明實(shí)在整個(gè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的具體步驟，現(xiàn)實(shí)操作中，方位計(jì)算的速度是非?？焖俚?，也就是從5b到5c的變化非?？焖伲瑥亩_(dá)到智能手機(jī)中的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)內(nèi)容與載體內(nèi)容的實(shí)時(shí)同步吻合。