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申请/专利权人：北京工商大学

摘要：本发明公布了一种基于视频内容检测的动态力反馈映射方法，属于虚拟现实VR体验增强领域。本发明首先通过VR视频内容检测获得VR视频中运动物体的速度及质量信息，进而通过计算获得物体运动所产生力的大小和方向，然后将力以非均匀的方式映射到相应的力反馈设备上。用户在观看VR视频时，通过力反馈设备所传递的实时动态力，从而可体验视频中物体运到的感觉，增加用户在VR环境中的沉浸感。

主权项：1.一种基于视频内容检测的动态力反馈映射方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1采集VR视频及视频对应的视频信号及事件信号，利用基于视频处理或事件处理的追踪算法对运动的物体进行追踪，获得物体的运动速度向量VVx,Vy,Vz；具体为：1-a基于VR视频中心视图的追踪结果计算获得物体在X方向的运动速度Vx和Y方向的运动速度Vy；具体步骤如下：a在t0时刻取视频的图像帧记作利用角点检测算法获取物体的特征点，以特征点为中心生成特征片，计算上特征片在x方向和y方向的亮度梯度其中u代表像素位置，基于视频图像帧的亮度增量图像由亮度梯度在一定时间间隔Δτ，以速度vp移动一段距离生成，计算公式为： 其中W代表图像配准的扭曲贴图，p代表配准参数；b在t0后一段时间间隔内，通过在特征片上逐像素累积事件信号生成事件信号亮度增量图像ΔLu，寻找一组配准参数p与速度vp，最大化与ΔLu相似性，将生成ΔLu的事件集合ε的似然函数定义为： c对于运动参数p和速度vp，最大化上述似然函数可使光度残差L2范数最小化，同时最小化不同特征片P单位范数之间的差异，从而生成目标函数： 优化上述目标函数，迭代更新参数p和vp实现物体的追踪；d对于某时刻t及其之前的临近时刻t-1，t-2，t-n，通过物体移动位置的变化，估计出物体在时刻t的运动速度，获得物体在X方向的运动速度Vx和Y方向的运动速度Vy；1-bVR视频不同视角之间存在一定的视差信息，假设VR视频共有N×N个子视图，取第k行中视差最大的子视图k1和kN组成子视图对，则通过下述公式计算物体在z方向上的运动速度： 其中f表示相机的焦距，d表示两个虚拟相机的光学中心之间的距离，xk1和xkN分别为两个子视图中同一特征点在同一时刻的x坐标,Δt为时间间隔，Dt-1表示物体在Z方向上一时刻的位置；1-c利用卡尔曼滤波器对物体运动速度进行滤波，获得物体像素水平的速度向量VpVx,Vy,Vz，通过下述映射公式将Vp转换为物体的真实速度向量VVx,Vy,Vz： 其中W表示物体的实际宽度，Wp表示视频中物体的像素宽度；2利用物体的运动速度向量V和物体质量信息计算出视频中物体运动所产生力的大小和方向，通过一个力反馈向量FFx,Fy,Fz表示；3将动态力以非均匀的方式映射到力反馈设备上，所述力反馈设备为力反馈数据手套，具体映射步骤如下：3-a将力反馈向量F非均匀的分布到用户的手指上，定义用户每根手指上力分布的权重Wf: 其中r表示物体的半径，x表示横截面上的手指投影到物体中心的距离，θ是物体的速度向量与物体和手指接触面的法向量之间的夹角；3-b根据得到的用户每根手指力分布的权重,计算用户每根手指的动态力，具体计算公式为: 式中F为力反馈向量，Wt为第t根手指的权重，k＝10为用户手指的个数，Ft是第t根手指的动态力；3-c将得到的每根手指上的动态力映射到力反馈数据手套的相应反馈通道上，所述力反馈数据手套所提供力反馈强度范围有限，计算生成反馈强度系数K： 其中Fsmin为力反馈数据手套所提供的反馈强度最小值，Fsmax为力反馈数据手套所提供的反馈强度最大值；将每根手指的动态力映射到力反馈数据手套的不同反馈通道：Fs＝KFsmax。

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权利要求：

百度查询： 北京工商大学 基于视频内容检测的动态力反馈映射方法