一种AR系统中增强呈现方式的方法与流程

一种ar系统中增强呈现方式的方法
技术领域
1.本发明涉及ar技术领域，具体涉及一种ar系统中增强呈现方式的方法。


背景技术：

2.在ar(增强现实)系统中，操作者的视角来源于摄像头所拍摄的画面，在摄像头固定的情况下，对于操作者而言，其所操作的视角是固定的，要想看到不同的视角，目前比较可行办法有以下两种：
3.一种是增加摄像头的数量，由于不同的摄像头拍摄的画面是不同的，因此通过切换摄像头即可达到切换视角的目的；
4.另一种是构建轨道，使摄像头能够沿轨道运动起来，从将固定的视角变成运动的视角，达到视角切换的目的。
5.对于上述的两种办法，无论是增加摄像头还是增加轨道，都会显著增加系统的硬件成本，不仅如此，为了配合上述硬件的功能，还需要针对硬件开发专门的软件，进一步增加了ar系统的成本。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本技术提供了ar系统中增强呈现方式的方法，在不增加摄像头数目的前提下，操作者可以从不同视角感知交互场景的信息，达到移动摄像头才可能达到的感知效果，并且即使对于同一个实验现象，操作者也可以有不同的操作体验。
7.本发明公开了如下技术方案：
8.本发明实施例提供了一种ar系统中增强呈现方式的方法，所述的方法包括：
9.s1：利用摄像头拍摄至少一段完整的场景呈现视频，对于每段视频中的任何一个操作对象，视频中均包含两个及以上的操作视角；
10.s2：利用步骤s1的视频构建视频库；
11.s3：操作者进入场景进行操作，在任意时间点发出视角变换请求；
12.s4：系统接收视角变换请求后，获取视频库中符合视角变换请求的视频片段；
13.s5：系统将获取的视频片段覆盖原始视频流；
14.s6：覆盖状态退出时，恢复原始视频流的场景呈现。
15.进一步的，步骤s1中，拍摄场景呈现视频的方法包括但不限于：
16.利用多个固定的摄像头模拟多个视角进行拍摄；或
17.利用单个运动的摄像头模拟一个运动视角进行拍摄；或
18.利用多个运动的摄像头模拟多个运动视角进行拍摄。
19.进一步的，步骤s2中，构建视频库的具体方法包括但不限于：
20.将拍摄的完整视频直接存储形成视频库；或
21.将拍摄的完整视频拆分为若干视频频段后，存储形成视频库。
22.进一步的，步骤s3中，发出视角变换请求的方法包括但不限于：
23.利用语音输入的方式发出视角变换请求；或
24.利用场景交互的方式发出视角变换请求。
25.进一步的，所述的视角变换请求内容至少包括操作对象、操作时间、操作视角中的其中一种。
26.进一步的，步骤s4中，当视频库由完整视频组成时，系统从完整视频中截取符合视角变换请求的视频片段；当视频库由视频片段组成时，系统从视频片段中选取符合视角变换请求的视频片段。
27.进一步的，步骤s5中，覆盖完成后，原始视频流仍然存在，但是操作者仅能看到覆盖后的视频片段。
28.进一步的，步骤s6中，覆盖状态退出的方式包括但不限于：
29.步骤s4中获取的视频片段已经播放完毕；或
30.操作者发起新的视角变换请求；或
31.操作者发起结束覆盖状态的请求。
32.本发明的有益效果：
33.相比于现有技术中需要改进ar系统，从而在操作过程中实现视角切换的方法，本技术仅仅是在操作开始前进行场景呈现的拍摄，而在操作开始后，在无需改动ar系统架构的前提下，操作者可以从不同视角感知交互场景的信息，达到移动摄像头才可能达到的感知效果，并且即使对于同一个实验现象，操作者也可以有不同的操作体验。
附图说明
34.图1为本发明方法实施例的流程图。
具体实施方式
35.为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本领域技术人员应当知晓，下述具体实施例或具体实施方式，是本发明为进一步解释具体的发明内容而列举的一系列优化的设置方式，而该些设置方式之间均是可以相互结合或者相互关联使用的，除非在本发明明确提出了其中某些或某一具体实施例或实施方式无法与其他的实施例或实施方式进行关联设置或共同使用。同时，下述的具体实施例或实施方式仅作为最优化的设置方式，而不作为限定本发明的保护范围的理解。
36.如图1所示，本发明实施例提供了一种ar系统中增强呈现方式的方法，所述的方法包括：
37.s1：利用摄像头拍摄至少一段完整的场景呈现视频。
38.在场景呈现时，对于场景中的任何一个操作对象而言，拍摄到的视频中需要包含两个及以上的操作视角。一般来说，操作对象的操作视角越多，最终呈现增强的效果就越好。
39.拍摄场景呈现视频时，既可以采用单个摄像头进行拍摄，也可以用多个摄像头进行拍摄。
40.如果利用单个摄像头拍摄，则该摄像头需要时运动的摄像头，才能达到视角切换
的效果，一种可实现的拍摄方案为：
41.构建一个球形空间，要求该球形空间完全包覆操作场景，沿该球形空间的表面设置经度轨道和纬度轨道，摄像头沿经度轨道和纬度轨道运动，遍历整个球形空间的表面，即可实现场景呈现的拍摄。
42.需要注意的是，球形空间、经度轨道和纬度轨道仅仅是为了描述方便，并不需要搭建实体的框架，摄像头在经度轨道和纬度轨道所代表的的路线上运动即可。
43.在实际操作时，空间的形态也可以是方形、梯形、锥形等等，甚至可以是一个不规则的空间，更甚者，也可以不构建空间，而对于摄像头运动路线的设计，也没有具体的要求，仅仅需要保证多视角操作同一操作对象即可。
44.如果利用多个摄像头，则摄像头可以是固定的，也可以是运动的。
45.利用多个固定的摄像头进行拍摄时，相比于现有技术，不单纯是将多个固定摄像头从操作过程前置到准备阶段，本技术的目的在于生成视频库，当视频库生成后，可以无限次的使用，达到“拍摄一次，永久使用”的目的，而现有技术实时拍摄切换视角，ar系统的软硬件开发成本和维护成本是远远高于本技术的。
46.利用多个运动的摄像头进行拍摄时，其拍摄原理和单个运动的摄像头是相似的，只是相比于单个运动的摄像头，多个运动的摄像头在同一时间点时，对于同一个操作对象可以有多个视角的呈现。
47.s2：利用步骤s1的视频构建视频库。
48.构建视频库时，可以将拍摄的完整视频直接存储形成视频库，也可以将拍摄的完整视频拆分为若干视频频段后，存储形成视频库。
49.需要注意的是，对完整视频进行拆分时，既可以采用等分的方式将完整视频拆分成若干时间单元，也可以根据画面中主要操作对象的不同进行拆分，比如视频片段1中的主要操作对象为a，时长为2分钟，视频片段2中的主要操作对象为b，时长为1分钟。
50.s3：操作者进入场景进行操作，在任意时间点发出视角变换请求。
51.在操作者进入场景进行操作后，此时操作者所看到的是原始视频流，即实时画面，在原始视频流存在的任何时间点，操作者都能发出视角变换请求，视角变换请求内容至少包括操作对象、操作时间、操作视角中的其中一种。
52.如果视角变换请求内容只有操作对象，也就代表了不限时间、不限视角，只要是包含操作对象的视频画面，都是我们想要的请求，实际上也就是某个操作对象的全过程变化。
53.如果视角变换请求内容只有操作时间，表明请求的是某一时间点或时间段，整个场景中所有操作对象和所有操作视角的视频片段，实际上也就是某一时间点或时间段，整个场景的实时状态。
54.如果视角变换请求内容只有操作视角，表明请求的是该视角下，整个场景中所有操作对象的完整视频，实际上也就是某一视角下，整个场景的全过程变化。
55.如果视角变换请求内容包含操作对象、操作时间，表明请求的是某一时间点或时间段，某个确定操作对象在不同视角下的状态。
56.如果视角变换请求内容包含操作对象、操作视角，表明请求的是某一视角下，某个操作对象的全过程变化。
57.如果视角变换请求内容包含操作时间、操作视角，表明请求的是某一时间点或时
间段，某一视角下整个场景的实时状态。
58.如果视角变换请求内容包含操作对象、操作时间、操作视角，实际上就只一幅画面，即某一时间点或时间段，某一视角下某个操作对象的实时状态。
59.对于发出视角变换请求的方式，既可以利用语音输入的方式发出视角变换请求，也可以利用手势等场景交互的方式发出视角变换请求。
60.s4：系统接收视角变换请求后，结合步骤s3中对于操作者实际需求的分析，获取视频库中符合视角变换请求的视频片段。
61.需要注意的是，当视频库由完整视频组成时，系统从完整视频中截取符合视角变换请求的视频片段；当视频库由视频片段组成时，系统从视频片段中选取符合视角变换请求的视频片段。
62.s5：系统将获取的视频片段覆盖原始视频流。覆盖完成后，原始视频流和覆盖后的视频片段同时存在，操作者仅能看到覆盖后的视频片段。
63.s6：覆盖状态退出时，恢复原始视频流的场景呈现。
64.覆盖状态退出的方式包括但不限于：视频片段播放完毕；操作者发起新的视角变换请求；操作者发起结束覆盖状态的请求。
65.需要注意的是，操作者发起新的视角变换请求后，恢复原始视频流的场景呈现和获取新的符合要求的视频片段是同时进行的，但是由于恢复原始视频流的场景呈现操作更加简单，因此在画面呈现上的先后顺序为：先恢复原始视频流的场景呈现，然后覆盖为新的视角变换请求画面。
66.基于上述原理，提供一种具体的实施方案来表现本技术更多的可能性：
67.1)采用多摄像机从n个不同视点同时拍摄一个完整实验的实验过程视频，形成视频库；
68.2)将每个视频等分为相同的m个时间单元，每个单元的时间间隔均为δ，形成节点；
69.3)原始视频流按照δ进行分解，形成节点；
70.4)操作者可以随时通过语音、手势等输入系统，告诉系统需要观察的视点位置；
71.5)系统在数据库中找到与当前视频节点长度相同的节点s；
72.6)用节点s覆盖原始视频流；
73.7)操作者用语音、手势指令结束这种覆盖呈现，恢复原始视频流的场景呈现。
74.当上述原理应用到基于ar系统的实验操作时，可能出现的具体实例如下：
75.实例1
76.在虚实融合的ar化学实验系统中，有一个固定摄像头获取操作者操作的实时场景，该实时场景与计算机生成的虚拟实验设备(例如，虚拟烧杯)相融合，形成一个ar实验系统。当操作者开始摄取化学试剂时，系统自动导入一个事先录制好的视频，该视频360度呈现摄取化学试剂的过程，就好像操作者自己在操作一样。
77.实例2
78.在钠水反应ar实验中，采用一个固定摄像头获取现场场景信息。当操作者把虚拟钠块放入虚拟烧杯后，钠水化学反应过程的现象就是需要操作者观察的关键现象。为此，在观察钠水反应实验过程中，随机覆盖一个视频，操作者从俯视、环绕等不同角度全方位观察
“
浮”、“游”、“响”、“融”、“红”等几个关键实验现象。由于每次实验覆盖的增强视频不一定相同，因此，每次实验中操作者观察到的现象和体验也不一定相同。
79.实例3
80.在石灰石与稀盐酸实验中，当稀盐酸倒入石灰石中后，为了清晰地观察“石灰石消失，并产生气泡”这一关键现象，实验者可以用“指点手势”选择屏幕上石灰石所在的锥形烧瓶，然后实验者做一个“旋转手势”，系统识别该手势后，锥形烧瓶自动沿中心轴徐徐旋转，实验者可以从不同角度观察实验现象；实验者在做一个“放大手势”后，锥形烧瓶在屏幕上放大，操作者可以更加清晰地观察实验现象。
81.应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明的具体结构，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管说明书及附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。