基于增强现实的恶劣环境视觉增强方法及系统与流程

本发明涉及增强现实技术领域，具体地说是一种基于增强现实的恶劣环境视觉增强方法及系统。

背景技术：

增强现实(augmentedreality，简称ar)，是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息"无缝"集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息,声音,味道,触觉等),通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。

增强现实技术不仅展现了真实世界的信息,而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。在视觉化的增强现实中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图形多重合成在一起，便可以看到真实的世界围绕着它。

ar系统具有三个突出的特点:

①真实世界和虚拟世界的信息集成；

②具有实时交互性；

③是在三维尺度空间中增添定位虚拟物体。

ar技术可广泛应用到军事、医疗、建筑、教育、工程、影视、娱乐等领域。增强现实技术包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。增强现实提供了在一般情况下，不同于人类可以感知的信息。

当前增强现实概念火热，如何利用增强现实技术和设备增强人的信息获取和认知能力是主要研究方向。以往使用增强现实装置通常是在人类视野中叠加信息，而对于本来已经受到干扰的环境缺乏处理能力。

故如何利用增强现实技术和设备去除环境因素的影响，增强人的信息获取和认知能力是目前亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的技术任务是提供一种基于增强现实的恶劣环境视觉增强方法及系统，来解决如何利用增强现实技术和设备去除环境因素的影响，增强人的信息获取和认知能力的问题。

本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种基于增强现实的恶劣环境视觉增强方法，该方法包括如下两种方式：

①、显示屏显示方式：通过置于视野前方的显示屏隔断人类视觉输入，通过前置摄像头获得前方的图像，处理后在显示屏上输出至人眼；

②、视野叠加显示方式：通过置于视野前方的透明成像装置，把前置摄像头获取的前方图像经过算法处理后，输出至透明成像装置叠加至视野中。

作为优选，显示屏显示方式的具体步骤如下：

s1-01、图像获取：通过前置摄像头捕捉并获取当前视野中恶劣天气的图像；

s1-02、图像预处理：使用图像处理算法进行图像处理；

s1-03、图像显示：在显示屏中显示处理后的图像。

作为优选，视野叠加显示方式的具体步骤如下：

s2-01、图像捕捉：在前置摄像头中捕捉并获取当前视野图像；

s2-02、图像处理：使用图像处理算法进行图像处理；

s2-03、图像差值计算：将处理完的图像与原始图像计算图像差值；

s2-04、视角追踪：进行眼球追踪获取当前视线方向，确定视角；

s2-05、投影计算：根据视角方向计算投影矩阵，并计算图像投影变换的参数；

s2-06、投影变换：将图像差值进行投影变换后输出至增强现实的透明成像装置中。

更优地，所述图像预处理是指去雾、去雨或水下图像增强。

更优地，所述图像处理算法采用did-mdn、dehazenet、darkchannelprior、colorattenuationprior或cycle-dehaze。

作为优选，所述透明成像装置是指增强现实设备使用的成像设备，具体为阵列光波导或衍射光波导。

一种基于增强现实的恶劣环境视觉增强系统，该系统包括，

前置摄像头，用于捕捉并获取当前视野图像；

显示屏，用于置于视野前方隔断人类视觉输入，将处理后图像在显示屏显示单元上显示并输出至人眼；

透明成像装置，用于置于视野前方，把前置摄像头获取的前方图像经过算法处理后，输出至视野叠加单元叠加至视野中。

作为优选，所述显示屏显示单元包括，

图像获取模块，用于通过前置摄像头捕捉并获取当前视野中恶劣天气的图像；

图像预处理模块，用于使用图像处理算法进行图像处理；

图像显示模块，用于在显示屏中显示处理后的图像。

更优地，所述视野叠加单元包括，

图像捕捉模块，用于在前置摄像头中捕捉并获取当前视野图像；

图像处理模块，用于使用图像处理算法进行图像处理；

图像差值计算模块，用于将处理完的图像与原始图像计算图像差值；

视角追踪模块，用于进行眼球追踪获取当前视线方向，确定视角；

投影计算模块，用于根据视角方向计算投影矩阵，并计算图像投影变换的参数；

投影变换模块，用于将图像差值进行投影变换后输出至增强现实的透明成像装置中。其中，投影变换是用图像和投影矩阵做矩阵乘法。

更优地，所述图像预处理是指去雾、去雨或水下图像增强；

所述图像处理算法采用did-mdn、dehazenet、darkchannelprior、colorattenuationprior或cycle-dehaze；其中，对图像处理是通过摄像头获取图像，然后用处理器运行算法实现的。

所述透明成像装置是指增强现实设备使用的成像设备，具体为阵列光波导或衍射光波导。

本发明的基于增强现实的恶劣环境视觉增强方法及系统具有以下优点：

(一)本发明运用增强现实设备，通过直接接管人类的视觉或者对人类视觉进行叠加增强，从而达到去除环境因素的影响，增强视觉认知能力；

(二)本发明通过增强现实设备对视野中的画面进行获取和处理，输出至显示屏或使用透明成像装置叠加至视野中，利用增强现实技术和设备去除环境因素的影响，增强人的信息获取和认知能力。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

附图1为显示屏显示方式的流程框图；

附图2为视野叠加显示方式的流程框图。

具体实施方式

参照说明书附图和具体实施例对本发明的基于增强现实的恶劣环境视觉增强方法及系统作以下详细地说明。

实施例1：

本发明的基于增强现实的恶劣环境视觉增强方法，该方法包括如下两种方式：

①、显示屏显示方式：通过置于视野前方的显示屏隔断人类视觉输入，通过前置摄像头获得前方的图像，处理后在显示屏上输出至人眼；

②、视野叠加显示方式：通过置于视野前方的透明成像装置，把前置摄像头获取的前方图像经过算法处理后，输出至透明成像装置叠加至视野中。

如附图1所示，显示屏显示方式的具体步骤如下：

s1-01、图像获取：通过前置摄像头捕捉并获取当前视野中恶劣天气的图像；

s1-02、图像预处理：使用图像处理算法进行图像处理；

s1-03、图像显示：在显示屏中显示处理后的图像。

如附图2所示，视野叠加显示方式的具体步骤如下：

s2-01、图像捕捉：在前置摄像头中捕捉并获取当前视野图像；

s2-02、图像处理：使用图像处理算法进行图像处理；

s2-03、图像差值计算：将处理完的图像与原始图像计算图像差值；

s2-04、视角追踪：进行眼球追踪获取当前视线方向，确定视角；

s2-05、投影计算：根据视角方向计算投影矩阵，并计算图像投影变换的参数；

s2-06、投影变换：将图像差值进行投影变换后输出至增强现实的透明成像装置中。

本实施例中的图像预处理是指去雾、去雨或水下图像增强。

本实施例中的图像处理算法采用did-mdn、dehazenet、darkchannelprior、colorattenuationprior或cycle-dehaze。

本实施例中的透明成像装置是指增强现实设备使用的成像设备，具体为阵列光波导或衍射光波导。

实施例2；

本发明的基于增强现实的恶劣环境视觉增强系统，该系统包括，

前置摄像头，用于捕捉并获取当前视野图像；

显示屏，用于置于视野前方隔断人类视觉输入，将处理后图像在显示屏显示单元上显示并输出至人眼；

透明成像装置，用于置于视野前方，把前置摄像头获取的前方图像经过算法处理后，输出至视野叠加单元叠加至视野中。

本实施例中的显示屏显示单元包括，

图像获取模块，用于通过前置摄像头捕捉并获取当前视野中恶劣天气的图像；

图像预处理模块，用于使用图像处理算法进行图像处理；

图像显示模块，用于在显示屏中显示处理后的图像。

本实施例中的视野叠加单元包括，

图像捕捉模块，用于在前置摄像头中捕捉并获取当前视野图像；

图像处理模块，用于使用图像处理算法进行图像处理；

图像差值计算模块，用于将处理完的图像与原始图像计算图像差值；

视角追踪模块，用于进行眼球追踪获取当前视线方向，确定视角；

投影计算模块，用于根据视角方向计算投影矩阵，并计算图像投影变换的参数；

投影变换模块，用于将图像差值进行投影变换后输出至增强现实的透明成像装置中。其中，投影变换是用图像和投影矩阵做矩阵乘法。

本实施例中的图像预处理是指去雾、去雨或水下图像增强；

本实施例中的图像处理算法采用did-mdn、dehazenet、darkchannelprior、colorattenuationprior或cycle-dehaze；其中，对图像处理是通过摄像头获取图像，然后用处理器运行算法实现的。

本实施例中的透明成像装置是指增强现实设备使用的成像设备，具体为阵列光波导或衍射光波导。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。