增强及虚拟现实的光场光源定向法及前端设备技术领域
本发明涉及计算机仿真技术领域，具体是指增强及虚拟现实的光场光源定向法及
系统。
背景技术
现阶段增强现实没有直接将虚拟物体和现实环境的光场交互并做出相应的调整
达到物体的真实度，这包括物体的影子变化，物体表面的融合度。只有通过硬件感光器或
GPS和位置数据两种方式与现实环境进行交互。现阶段的增强现实缺点：
前期虚拟物体的3D数据采集要求极高，需处理的数据过大,造成反应速度慢。用户
的设备如：AR头盔，移动端设备硬件需求高，成本高。内容制作复杂，条件限制多，效率低。依
赖硬件解决方案，提高设备配置，造成设备过大，用户体验差。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种增强及虚拟现实的光场光源定向法及前端设备,能
够搜集周围环境因素诸如光源方向，使电脑合成的物体投射到现实环境中具有与现实一致
的阴影，使得增强现实环境更具真实性，还原物体的真实效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明提供一种增强及虚拟现实的光场光源定向法，其特征在于，包括步骤：
A.识别目标标记，具体为：通过前端设备采集图像数据，并识别所述采集图像数
据，
B.追踪目标标记；具体为：前端设备追踪该图像数据中某个物体的位置；得到某个
物体的表面形状和特征，通过算法绑定和引擎匹配联建，锁定该某个物体像素色盘；
C.解析某个物体上的像素色盘；具体为：采集所述被锁定的某个物体的像素色盘，
解析并得到该像素色盘的数据值；
D.解析某个物体上的灰色地带；具体为：前端设备解析某个物体的BLOB，根据该
BLOB判断该某个物体的灰色地带的折射角度、长度和亮度，并根据该灰色地带的折射角度、
长度和亮度确定前端设备所在地的光源方向、前端设备与光源的之间距离和该光源的强
弱；
E.将数据推送到虚拟物体的光场，具体为：根据某个物体的像素色盘的数据值、光
源方向、前端设备与光源的之间距离、光源的强弱转换为前端设备可识别的数据后推送到
虚拟物体的光场里；
F、补偿调整虚拟物体成像：通过某个物体的像素色盘的数据值、光源方向、前端设
备与光源的之间距离、光源的强弱对虚拟物体和虚拟物体的影子进行调整，以使虚拟场景
更加逼真和清晰。
优选地，所述像素色盘的数据值包括：色相－色彩的基本属性、饱和度－色彩的纯
度取0-100％数值，明度和亮度取0-100％数值。
优选地，所述步骤D具体为：把该折射角度、长度和亮度换成前端能够识别的代码，
根据折射角度的识别代码中确定出前端设备所在地的光源方向，根据灰色地带长度的识别
代码确定前端设备与光源的之间距离，根据灰色地带亮度的识别代码来确定该光源的强
弱。
优选地，所述前端设备为手机或头盔眼镜。
优选地，通过某个物体的像素色盘的数据值、光源方向、前端设备与光源的之间距
离、光源的强弱对虚拟物体调整亮度、色相和饱和度；以及根据光源方向、前端设备与光源
的之间距离、光源的强弱调整虚拟物体影子的折射角度、长度和亮度；虚拟场景更加逼真和
清晰。
本发明实施例还提供一种前端设备，其包括：
识别目标标记单元，用于采集图像数据，并识别所述采集图像数据，
追踪目标标记单元；用于追踪该图像数据中某个物体的位置；得到某个物体的表
面形状和特征，通过算法绑定和引擎匹配联建，锁定该某个物体像素色盘；
像素色盘解析单元，用于采集所述被锁定的某个物体的像素色盘，解析并得到该
像素色盘的数据值；
灰色地带解析单元，用于解析某个物体的BLOB，根据该BLOB判断该某个物体的灰
色地带的折射角度、长度和亮度，并根据该灰色地带的折射角度、长度和亮度确定前端设备
所在地的光源方向、前端设备与光源的之间距离和该光源的强弱；
数据推送单元，用于根据某个物体的像素色盘的数据值、光源方向、前端设备与光
源的之间距离、光源的强弱转换为前端设备可识别的数据后推送到虚拟物体的光场里；
补偿调整单元，用于通过某个物体的像素色盘的数据值、光源方向、前端设备与光
源的之间距离、光源的强弱对虚拟物体和虚拟物体的影子进行调整，以使虚拟场景更加逼
真和清晰。
优选地，所述灰色地带解析单元，用于把该折射角度、长度和亮度换成前端能够识
别的代码，根据折射角度的识别代码中确定出前端设备所在地的光源方向，根据灰色地带
(影子)长度的识别代码确定前端设备与光源的之间距离，根据灰色地带亮度的识别代码来
确定该光源的强弱。
优选地，所述像素色盘的数据值包括：色相－色彩的基本属性、饱和度－色彩的纯
度取0-100％数值，明度和亮度取0-100％数值。
优选地，所述所述补偿单元，用于通过某个物体的像素色盘的数据值、光源方向、
前端设备与光源的之间距离、光源的强弱对虚拟物体调整亮度、色相和饱和度；以及根据光
源方向、前端设备与光源的之间距离、光源的强弱调整虚拟物体影子的折射角度、长度和亮
度；虚拟场景更加逼真和清晰。
优选地，所述前端设备包括手机或头盔眼镜。
实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：本发明提供的方法和设备,解决了前
端数据采集硬件配置过高，数据传输设备成本，显示端头盔设备用户体验差。解决虚拟物体
不能融合现实环境的光场问题，影子不能准确跟踪，光线角度不明确，物体显示漂浮隔空问
题；以及颜色因为光场影响而造成严重色差问题；以及虚体物体只能局限为数字化影像、投
射真实物体制作成本高的问题。通过对现实环境光源方向的侦测，使得虚拟增强环境投射
出来的物体与现实阴影方向一致，反光折射角度，亮度调整，增加投射物体在现实环境中的
真实性。在不需要强大的前端数据采集设备，复杂的前期制作和后期成本高的终端显示硬
件去完成虚拟物体的光场还原，可以实时把虚拟物体融合到现实环境的光场里，用户的肉
眼体验更接近现实。
附图说明
图1为本发明实施例提供的方法流程图；
图2为本发明实施例提供的设备结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并
不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种增强及虚拟现实的光场光源定向法,如图1所示，包括步
骤：
A.识别目标标记，具体为：通过前端设备采集图像数据，并识别所述采集图像数
据，在本实施例中，更为具体的，所述前端设备为手机或头盔眼镜。
B.追踪目标标记；具体为：前端设备追踪该图像数据中某个物体的位置，该某个物
体为该图像中的一个物体，如一副山水图中的山上的一只鸟，或者一棵树，就作为某一个物
体，本实施例后面的描述内容均以该某一个物体为基础；得到某个物体的表面形状和特征，
通过算法绑定和引擎匹配联建，锁定该某个物体像素色盘；
C.解析某个物体上的像素色盘；具体为：采集所述被锁定的某个物体的像素色盘，
解析并得到该像素色盘的数据值；在本实施例中，更为具体的，所述像素色盘的数据值包
括：色相－色彩的基本属性(H)、饱和度－色彩的纯度取0-100％数值(S)，明度(V)和亮度
(L)取0-100％数值。
D.解析某个物体上的灰色地带；具体为：前端设备解析某个物体的BLOB(二进制大
对象)，根据该BLOB判断该某个物体的灰色地带的折射角度、长度和亮度，并根据该灰色地
带的折射角度、长度和亮度确定前端设备所在地的光源方向、前端设备与光源的之间距离
和该光源的强弱；在本述实施例中，更为具体的，所述步骤D具体为：把该折射角度、长度和
亮度换成前端能够识别的代码，根据折射角度的识别代码中确定出前端设备所在地的光源
方向，根据灰色地带(影子)长度的识别代码确定前端设备与光源的之间距离，根据灰色地
带亮度的识别代码来确定该光源的强弱。
E.将数据推送到虚拟物体的光场，具体为：根据某个物体的像素色盘的数据值、光
源方向、前端设备与光源的之间距离、光源的强弱转换为前端设备可识别的数据后推送到
虚拟物体(该某个物体所要被投射的出来图像)的光场里。
F、补偿调整虚拟物体成像：通过某个物体的像素色盘的数据值、光源方向、前端设
备与光源的之间距离、光源的强弱对虚拟物体和虚拟物体的影子进行调整，以使虚拟场景
更加逼真和清晰。在本实施例中更为具体的，该步骤F为：通过某个物体的像素色盘的数据
值、光源方向、前端设备与光源的之间距离、光源的强弱对虚拟物体调整亮度、色相和饱和
度；以及根据光源方向、前端设备与光源的之间距离、光源的强弱调整虚拟物体影子的折射
角度、长度和亮度；虚拟场景更加逼真和清晰。
上述实施例提供的方法解决了前端数据采集硬件配置过高，数据传输设备成本，
显示端头盔设备用户体验差。解决虚拟物体不能融合现实环境的光场问题，影子不能准确
跟踪，光线角度不明确，物体显示漂浮隔空问题；以及颜色因为光场影响而造成严重色差问
题；以及虚体物体只能局限为数字化影像、投射真实物体制作成本高的问题。通过对现实环
境光源方向的侦测，使得虚拟增强环境投射出来的物体与现实阴影方向一致，反光折射角
度，亮度调整，增加投射物体在现实环境中的真实性。在不需要强大的前端数据采集设备，
复杂的前期制作和后期成本高的终端显示硬件去完成虚拟物体的光场还原，可以实时把虚
拟物体融合到现实环境的光场里，用户的肉眼体验更接近现实。
本发明实施例还提供一种前端设备，如图2所示，其包括：
识别目标标记单元，用于采集图像数据，并识别所述采集图像数据，
追踪目标标记单元；用于追踪该图像数据中某个物体的位置；得到某个物体的表
面形状和特征，通过算法绑定和引擎匹配联建，锁定该某个物体像素色盘；
像素色盘解析单元，用于采集所述被锁定的某个物体的像素色盘，解析并得到该
像素色盘的数据值；
灰色地带解析单元，用于解析某个物体的BLOB(二进制大对象)，根据该BLOB判断
该某个物体的灰色地带的折射角度、长度和亮度，并根据该灰色地带的折射角度、长度和亮
度确定前端设备所在地的光源方向、前端设备与光源的之间距离和该光源的强弱；
数据推送单元，用于根据某个物体的像素色盘的数据值、光源方向、前端设备与光
源的之间距离、光源的强弱转换为前端设备可识别的数据后推送到虚拟物体(该某个物体
所要被投射的出来图像)的光场里；
补偿调整单元，用于通过某个物体的像素色盘的数据值、光源方向、前端设备与光
源的之间距离、光源的强弱对虚拟物体和虚拟物体的影子进行调整，以使虚拟场景更加逼
真和清晰。
在上述实施例中，更为具体的，所述灰色地带解析单元，用于把该折射角度、长度
和亮度换成前端能够识别的代码，根据折射角度的识别代码中确定出前端设备所在地的光
源方向，根据灰色地带(影子)长度的识别代码确定前端设备与光源的之间距离，根据灰色
地带亮度的识别代码来确定该光源的强弱。
在上述实施例中，更为具体的，所述像素色盘的数据值包括：色相－色彩的基本属
性(H)、饱和度－色彩的纯度取0-100％数值(S)，明度(V)和亮度(L)取0-100％数值。
在上述实施例中，更为具体的，所述所述补偿单元，用于通过某个物体的像素色盘
的数据值、光源方向、前端设备与光源的之间距离、光源的强弱对虚拟物体调整亮度、色相
和饱和度；以及根据光源方向、前端设备与光源的之间距离、光源的强弱调整虚拟物体影子
的折射角度、长度和亮度；虚拟场景更加逼真和清晰。
在上述实施例中，更为具体的，所述前端设备包括手机或头盔眼镜。
上述实施例提供的设备解决了前端数据采集硬件配置过高，数据传输设备成本，
显示端头盔设备用户体验差。解决虚拟物体不能融合现实环境的光场问题，影子不能准确
跟踪，光线角度不明确，物体显示漂浮隔空问题；以及颜色因为光场影响而造成严重色差问
题；以及虚体物体只能局限为数字化影像、投射真实物体制作成本高的问题。通过对现实环
境光源方向的侦测，使得虚拟增强环境投射出来的物体与现实阴影方向一致，反光折射角
度，亮度调整，增加投射物体在现实环境中的真实性。在不需要强大的前端数据采集设备，
复杂的前期制作和后期成本高的终端显示硬件去完成虚拟物体的光场还原，可以实时把虚
拟物体融合到现实环境的光场里，用户的肉眼体验更接近现实。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精
神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。