基于虚拟现实技术的图像合成方法和头戴式显示设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及基于虚拟现实技术的图像合成方法和头戴式显示设备。
【背景技术】
[0002]目前红外热成像技术已在许多领域得到重要的应用，特别是在晚上，在不暴露自己的基础之上，红外热成像运用光电技术检测物体热辐射的红外线特定波段信号，将该信号转换成可供人类视觉分辨的红外图像，还可以进一步计算出温度值。红外图像反映了目标与背景不可见红外辐射的空间分布，其辐射亮度分布主要由被测景物的温度和发射率决定，因此红外图像近似反映了景物温度差或辐射差。红外热成像技术让人们超越了视觉障碍，及时发现目标，但是红外成像系统的成像效果仍然不理想。主要表现为红外热图像表征景物的温度分布，是灰度图像，没有彩色或阴影(立体感觉)，故对人而言，分辨率低、分辨潜力差；夜视距离近，图像背景与之被监测目标之间对比度模糊，被监测目标细节难以辨认，图像特征信息不明确。因此，如何提高红外热成像显示的清晰度，是一个亟待解决的问题。
【发明内容】
[0003]本发明的主要目的在于提出一种基于虚拟现实技术的图像合成方法和头戴式显示设备，旨在提高红外热成像显示的清晰度。
[0004]为实现上述目的，本发明提供的一种基于虚拟现实技术的图像合成方法，所述基于虚拟现实技术的图像合成方法包括步骤:
[0005]利用红外热成像仪在不同的视角下侦测运动目标以获取所述运动目标的灰度图像；
[0006]根据所述灰度图像，获取与所述灰度图像的视角相一致的彩色背景以及重构与所述运动目标相对应的彩色虚拟前景模型；
[0007]对所述彩色虚拟前景模型和所述彩色背景进行图像合成。
[0008]优选地，所述红外热成像仪为双红外3D (3Dimens1ns,三维)热成像仪，所述灰度图像为立体灰度图像对，所述利用红外热成像仪在不同的视角下侦测运动目标以获取所述运动目标的灰度图像的步骤包括:
[0009]通过双红外3D热成像仪在不同的视角下侦测所述运动目标以获取所述运动目标的立体灰度图像对。
[0010]优选地，所述彩色背景为立体彩色背景对，所述根据所述灰度图像，获取与所述灰度图像的视角相一致的彩色背景的步骤包括:
[0011]根据所述灰度图像，在预先建立的视频图像映射库中获取与所述立体灰度图像对的视角相一致的立体彩色背景对。
[0012]优选地，所述根据所述灰度图像，在预先建立的视频图像映射库中获取与所述立体灰度图像对的视角相一致的立体彩色背景对的步骤包括:
[0013]通过与瞳距相一致的双彩色摄像机在不同的视角下采集所述立体彩色背景对；
[0014]建立视频图像映射库，在所述视频图像映射库中建立所述立体彩色背景对的视角映射关系；
[0015]根据所述灰度图像，在所述视角映射关系中获取与所述立体灰度图像对的视角相一致的所述立体彩色背景对。
[0016]优选地，所述对所述彩色虚拟前景模型和所述彩色背景进行图像合成的步骤之后还包括:
[0017]通过彩色摄像机的红外灯获取景深，根据获取的所述景深对所述合成的图像进行左右分屏显示。
[0018]此外，为实现上述目的，本发明还提出一种头戴式显示设备，所述头戴式显示设备包括:
[0019]侦测模块，用于利用红外热成像仪在不同的视角下侦测运动目标以获取所述运动目标的灰度图像；
[0020]获取模块，用于根据所述灰度图像，获取与所述灰度图像的视角相一致的彩色背景以及重构与所述运动目标相对应的彩色虚拟前景模型；
[0021]合成模块，用于对所述彩色虚拟前景模型和所述彩色背景进行图像合成。
[0022]优选地，所述侦测模块还用于通过双红外3D热成像仪在不同的视角下侦测所述运动目标以获取所述运动目标的立体灰度图像对。
[0023]优选地，所述获取模块还用于根据所述灰度图像，在预先建立的视频图像映射库中获取与所述立体灰度图像对的视角相一致的立体彩色背景对。
[0024]优选地，所述获取模块包括:
[0025]采集单元，用于通过与瞳距相一致的双彩色摄像机在不同的视角下采集所述立体彩色背景对；
[0026]建立单元，用于建立视频图像映射库，在所述视频图像映射库中建立所述立体彩色背景对的视角映射关系；
[0027]获取单元，用于根据所述灰度图像，在所述视角映射关系中获取与所述立体灰度图像对的视角相一致的所述立体彩色背景对。
[0028]优选地，所述头戴式显示设备还包括:
[0029]显示模块，用于通过彩色摄像机的红外灯获取景深，根据获取的所述景深对所述合成的图像进行左右分屏显示。
[0030]本发明提出的基于虚拟现实技术的图像合成方法和头戴式显示设备，通过利用红外热成像仪在不同的视角下侦测运动目标以获取所述运动目标的灰度图像；根据所述灰度图像，获取与所述灰度图像的视角相一致的彩色背景以及重构与所述运动目标相对应的彩色虚拟前景模型；对所述彩色虚拟前景模型和所述彩色背景进行图像合成。本发明通过将获取的灰度图像转换为真彩色图像，图形处理速度快、图像显示清晰度高。
【附图说明】
[0031]图1为本发明基于虚拟现实技术的图像合成方法第一实施例的流程示意图；
[0032]图2为本发明基于虚拟现实技术的图像合成方法第二实施例的流程示意图；
[0033]图3为本发明基于虚拟现实技术的图像合成方法第三实施例的流程示意图；
[0034]图4为图3中所述根据所述灰度图像，在预先建立的视频图像映射库中获取与所述立体灰度图像对的视角相一致的立体彩色背景对的步骤的细化流程示意图；
[0035]图5为本发明基于虚拟现实技术的图像合成方法第四实施例的流程示意图；
[0036]图6为本发明头戴式显示设备第一实施例的功能模块示意图；
[0037]图7为图6中所述获取模块的功能模块示意图；
[0038]图8为本发明头戴式显示设备第二实施例的功能模块示意图。
[0039]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】
[0040]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。
[0041]如图1所示，本发明第一实施例提出基于虚拟现实技术的图像合成方法，包括:
[0042]步骤S100、利用红外热成像仪在不同的视角下侦测运动目标以获取所述运动目标的灰度图像。
[0043]头戴式显示设备内置红外热成像仪，所述红外热成像仪包括红外探测器和光学成像物镜，红外热成像仪在不同的视角下侦测运动目标，所述视角包括位置、高度和朝向。利用红外探测器和光学成像物镜，将接受的所述运动目标的红外辐射能量分布图形反映到所述红外探测器的光敏元件上，从而获得所述运动目标的红外热像图，所述红外热图像为灰度图像。
[0044]步骤S200、根据所述灰度图像，获取与所述灰度图像的视角相一致的彩色背景以及重构与所述运动目标相对应的彩色虚拟前景模型。
[0045]头戴式显示设备根据获得的所述灰度图像的视角，在预设的视频图像映射库中搜索到与所述灰度图像的视角相一致的彩色背景；并根据所述灰度图像，提取所述运动目标，建立与所述运动目标相对应的彩色虚拟前景模型。例如，根据获取的所述红外热像图，首先获取能自动更新的背景图像，采用背景减法提取所述运动目标的轮廓，然后运用其轮廓的边界不变矩特征和形态学特征，构建一个轮廓特征向量的模型，再分析比较所述运动目标轮廓特征向量与每类标准样本之间的欧氏距离，实现对所述运动目标的识别分类。再后，根据识别的所述运动目标，构建与所述运动目标交互的彩色虚拟前景模型，若识别到所述运动目标为人时，则构建与所述人对应的彩色虚拟人。所述前景是指在主题前面或靠近镜头位置的人物或景物，主要作用有:烘托主体或直接帮助表达影视作品的主题；增加画面的层次，表现空间深度；均衡美化画面，使构图增加变化；“框”起主体，具有装饰趣味，有利于影调和色彩的对比。所述背景是指画面中主体背后的景物，主要作用有:能表现人物和事件所处的时空环境；使人感受到主体所处的空间的大小；能烘托主体，使主体的形状及轮廓显著；能造成各种视频画面气氛、情调，帮助解释内容。
[0046]步骤S300、对所述彩色虚拟前景模型和所述彩色背景进行图像合成。
[0047]头戴式显示设备根据构建的所述彩色