[發明專利]全景實景混雜現實平臺構建方法

有效

• 申請號: 200910219617.1
• 申請日: 2009-11-04
• 公開（公告）號: CN102054290A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 佟國峰;劉曉龍;邵振洲
• 申請（專利權）人: 沈陽隆惠科技有限公司
• 主分類號: G06T13/20
• 分類號: G06T13/20;G06T17/10
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅

技術領域

本發明涉及虛擬現實技術，具體的說是一種全景實景混雜現實(HybridReality)平臺構建方法。

背景技術

近年來，虛擬現實技術是國內外在信息技術領域上的一個研究熱點。傳統的虛擬現實技術都是通過基于3D的環境建模技術來重現現實世界的三維景觀。比如虛擬費城(Virtual?Philadelphia)采用3D建模的方法，將整個費城的每一棟建筑在虛擬空間中進行建模，用戶可在費城的街道進行虛擬漫游。又如虛擬社區，如：第二人生(Second?Life)等，同樣也是由3D工具進行在空間中建模，與前者不同的是，在社區中的對環境的建?？捎捎脩糇约簛硗瓿?。采用3D建模技術進行虛擬環境構建的優點是空間立體感和層次感強。但是通常采用三維場景建模的虛擬環境與真實環境都有較大差別，仿真度不高，并且建模的大量工作需要由人工完成，效率較低。而近幾年發展起來的基于圖像繪制的虛擬現實技術以其環境信息再現完整，場景構建快速等特點逐漸發展成為一種高效實用的環境建模技術。

在利用基于圖像繪制技術構建虛擬現實場景過程中，通常采用真實場景的全景實景圖像來構建整個虛擬空間。世界上眾多著名大學如美國哈佛大學(Harvard?University)，英國牛津大學(University?of?Oxford)等學府在各自網站上采用該技術向世界展示校園環境。以哈佛大學為例，在其校園內部的重要景點采集全景實景圖像，將其映射到球形空間中，并在校園地圖上標定出這些位置。當用戶用鼠標點擊這些標定位置時，實現在固定視點上以任意視角觀察校園空間景象。通常，這些全景實景圖像的拍攝位置都是離散的。

Google公司采用這種基于圖像繪制的虛擬現實技術在Google?map上推出了街景(Street?View)功能。它采用車載全景攝像頭在街道沿途景物進行連續拍攝，并在整個三維空間中根據二維地圖的拍攝路徑構建一系列球形全景空間，將對應地理位置的全景實景圖像映射到其球形全景空間，用戶可以通過在不同的球形全景空間中跳躍完成對整個街景的漫游，并且在每一個空間中也可以實現360全方位觀察。

上述現存的基于圖像繪制技術的虛擬現實系統都采用了在球形空間(或其他形狀例如立方體，柱形空間)內紋理映射全景實景圖像的方法來構建全景空間。雖然采用基于圖像繪制技術其虛擬場景繪制的仿真度和沉浸感有了很大提高，但是與采用3D建模技術構建虛擬場景相比，其立體感和層次感又顯不足。因此僅僅采用基于圖像繪制技術構建的虛擬空間并不能將場景內容的豐富性進行較為完整的表現。

為了解決單一應用3D建模技術或基于圖像繪制技術給創建虛擬現實空間帶來的局限，通過混合建模來構建虛擬現實空間的方法被提出。其主要思想是將拍攝的實景圖像通過三維重建的方法建立其三維模型，并將圖像紋理映射到建立好的三維模型上，這種混合建模方法側重于技術上的混合，是在3D建模的基礎上進行與圖像繪制技術混合。而美國Google公司與Microsoft公司也采用類似的技術將紋理映射于建立好的三維模型，在各自的城市漫游網站進行展示。但采用這種技術構建的虛擬現實環境會存在大量的貼圖錯位等問題，因此所構建的虛擬現實環境并不十分逼真。

因此人們需要一種環境仿真度更高，場景具有較強的立體感和層次感，內容豐富的虛擬現實平臺。目前，能夠實現具備上述特性虛擬現實平臺的方法尚未報道。

發明內容

為了克服現有技術中構建虛擬場景單獨采用基于圖像繪制技術與單獨采用基于圖形繪制技術所帶來的場景構建仿真度較低，或場景立體感與層次感較差，內容不夠豐富的問題，本發明要解決的技術問題是提供一種環境仿真度更高，場景具有較強的立體感和層次感，內容豐富的全景實景混雜現實平臺構建方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

1)在3D空間中創建全景實景顯示外幕

采用3D圖形程序接口創建混雜現實空間的三維環境，并在混雜現實空間的三維環境中繪制場景顯示外幕；將采集到的全景實景圖像數據從數據管理后臺傳送到應用程序界面中的3D顯示平臺，紋理映射到場景顯示外幕表面，獲得全景實景顯示外幕；

2)創建虛擬地面并添加3D實體

在已經構建好的基于全景實景顯示外幕的混雜現實空間中建立用于擺放3D實體的虛擬地面，即把需要在當前基于全景實景顯示外幕的混雜現實空間中顯示的3D實體添加到虛擬地面上，用戶在混雜現實空間中創建好的虛擬地面上進行漫游；

3)將混雜現實空間與現實世界的地理信息數據同步