[發(fā)明專利]三維視景仿真系統(tǒng)中的漫游模式實(shí)現(xiàn)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210536503.1
• 申請(qǐng)日: 2012-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN103049934A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊方廷;韓哲;宿春慧;劉玉明;管文艷;曹偉偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 航天科工仿真技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06T19/00
• 分類號(hào): G06T19/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三維視景仿真系統(tǒng)中的漫游模式的設(shè)計(jì)，具體涉及一種三維視景仿真系統(tǒng)中的漫游模式實(shí)現(xiàn)方法，其尤其適用于地形地貌等大規(guī)模場(chǎng)景的瀏覽漫游。

背景技術(shù)

視景仿真系統(tǒng)是綜合利用虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)仿真和光學(xué)成像等技術(shù)，通過(guò)對(duì)目標(biāo)對(duì)象的計(jì)算機(jī)三維視景仿真，為用戶提供實(shí)用便捷、震撼逼真、信息豐富的可視化展示與管理的平臺(tái)，其創(chuàng)造身臨其境的空間三維視覺(jué)體驗(yàn)。該技術(shù)廣泛應(yīng)用于大型工程、城市規(guī)劃、房地產(chǎn)項(xiàng)目、水油氣電管網(wǎng)等工程信息的可視化展示與管理。漫游模式是指視景仿真系統(tǒng)中用戶瀏覽場(chǎng)景的具體交互手段，方便合理的漫游模式設(shè)計(jì)可以提升系統(tǒng)的交互性和實(shí)用性。

三維視景仿真系統(tǒng)以仿真對(duì)象的可視化展示與管理為主要目標(biāo)，與普通三維視頻動(dòng)畫的展示方式相比，其重要的一個(gè)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在便捷的人機(jī)交互性，即用戶可以在任意時(shí)刻以任意視點(diǎn)位置和角度觀察系統(tǒng)場(chǎng)景的任何一個(gè)區(qū)域。漫游模式是指用戶通過(guò)鍵盤和鼠標(biāo)等外圍設(shè)備操控視點(diǎn)觀察場(chǎng)景內(nèi)容的具體手段，其最能體現(xiàn)視景仿真系統(tǒng)的人機(jī)交互性和實(shí)用便捷性。

目前，結(jié)合通用外部設(shè)備的常見場(chǎng)景漫游模式有很多種，可以劃分為三大類，如下面的表1所示。

表1

通過(guò)上表對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)：第一類模式操作簡(jiǎn)便，僅僅利用鼠標(biāo)即可完成場(chǎng)景漫游的常規(guī)操作，用戶上手迅速，而且該模式結(jié)合場(chǎng)景包圍盒范圍動(dòng)態(tài)改變操作幅度，同時(shí)適用于宏觀觀察和細(xì)節(jié)審視的情況，無(wú)論場(chǎng)景大小都可以實(shí)現(xiàn)便捷迅速地瀏覽整個(gè)場(chǎng)景的內(nèi)容；但是，該模式實(shí)現(xiàn)方法復(fù)雜，無(wú)法實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的快速切換而且給用戶的主觀沉浸感較差。第二類模式可以帶給用戶良好的沉浸感，用戶通過(guò)鍵盤結(jié)合鼠標(biāo)操作可以操控第一人稱的視點(diǎn)，常用于角色扮演類的三維電子競(jìng)技游戲中；但是該模式視點(diǎn)與視角范圍存在局限，用戶只能瀏覽視點(diǎn)位置附近的情形，不能方便查看整體場(chǎng)景分布。第三類模式實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便而且定位準(zhǔn)確；然而，其主要缺點(diǎn)為無(wú)法表現(xiàn)切換前后兩點(diǎn)的位置關(guān)系而且缺乏生動(dòng)性。

由此可見，三類模式各有自身的優(yōu)缺點(diǎn)。總結(jié)實(shí)際開發(fā)經(jīng)驗(yàn)可以了解到，在漫游模式設(shè)計(jì)過(guò)程中的一個(gè)突出問(wèn)題就是很難同時(shí)兼顧復(fù)雜場(chǎng)景中宏觀和微觀展示的情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)一種適用于大規(guī)模復(fù)雜場(chǎng)景漫游的場(chǎng)景切換模式。

本發(fā)明提供一種新的漫游模式，其通過(guò)使場(chǎng)景中攝像機(jī)沿著實(shí)時(shí)計(jì)算的路徑“飛到”用戶感興趣的節(jié)點(diǎn)，而具有至少下述優(yōu)點(diǎn)之一：用比較生動(dòng)的方式完成場(chǎng)景觀察視點(diǎn)的切換，與以上三類模式相比能夠更加清楚地交待切換前后兩點(diǎn)的位置關(guān)系，在關(guān)注具體感興趣位置點(diǎn)的同時(shí)兼顧場(chǎng)景整體位置分布。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，通過(guò)如下方案實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的。

一種三維視景仿真系統(tǒng)中的漫游模式實(shí)現(xiàn)方法，其中，所述方法包括以下步驟：

步驟一：觸發(fā)場(chǎng)景繪制循環(huán)的中斷，定義并加載新的攝像機(jī)控制器及動(dòng)畫路徑；

步驟二：實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)獲取用戶感興趣視點(diǎn)位置，計(jì)算得到相應(yīng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)并插入已定義動(dòng)畫路徑的關(guān)鍵點(diǎn)列表；

步驟三：插值生成路徑全部節(jié)點(diǎn)并插入到所述關(guān)鍵點(diǎn)列表中；

步驟四：執(zhí)行包含全部關(guān)鍵點(diǎn)列表的動(dòng)畫路徑。

在至少一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述方法還包括：

步驟五：通過(guò)計(jì)算列表是否執(zhí)行完畢來(lái)判斷是否到達(dá)終點(diǎn)，從而繼續(xù)執(zhí)行攝像機(jī)路徑關(guān)鍵點(diǎn)列表或者恢復(fù)場(chǎng)景原有的漫游模式，完成視點(diǎn)切換過(guò)程。

在至少一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，通過(guò)對(duì)世界坐標(biāo)系中的三維物體進(jìn)行幾何變換、投影、三維裁剪、視口變換而最終得到屏幕坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，以在二維屏幕中顯示。

在至少一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述步驟二中：

采用當(dāng)前視點(diǎn)和用戶拾取位置點(diǎn)作為動(dòng)畫路徑的起點(diǎn)和終點(diǎn)，

切換過(guò)程并不是直接跳轉(zhuǎn)的，而是在攝像機(jī)的動(dòng)畫路徑中增加了兩個(gè)點(diǎn)，分別是當(dāng)前和最終的觀察點(diǎn)斜上方45度、距離底面特定距離視角、沿垂直地面方向向下的兩個(gè)點(diǎn)。

在至少一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述步驟三中，差值采樣頻率大于20個(gè)樣本/秒。

在至少一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述差值采樣頻率為25個(gè)樣本/秒。

在至少一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，攝像機(jī)沿著實(shí)時(shí)生成的關(guān)鍵幀動(dòng)畫路徑完成場(chǎng)景切換的過(guò)程。

在至少一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，通過(guò)相交檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)所述用戶拾取位置點(diǎn)的獲取，所述相交檢測(cè)包括：

通過(guò)外設(shè)動(dòng)作觸發(fā)相交檢測(cè)中斷；

獲取指針在屏幕坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)；

以獲得的指針位置為起點(diǎn)，垂直視口平面向里定義一條檢測(cè)射線；以及