[發明專利]基于移動終端和全息展示的虛擬場景協同建模方法及系統

有效

• 申請號: 201510216094.0
• 申請日: 2015-04-30
• 公開（公告）號: CN104794752A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: 楊承磊;孫曉雯;秦溥;林鋮;陳瀟瑞;李國政;馮碩;尹曉雅;關東東;孟祥旭
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙妍

技術領域

本發明涉及三維虛擬場景建模技術領域，尤其涉及一種基于移動終端和全息展示的虛擬場景協同建模方法及系統。

背景技術

虛擬現實(Virtual?Reality，簡稱VR)是一項涉及人機交互、計算機圖形學和人工智能等學科的綜合技術。它的目的是用計算機來生成一個逼真的三維感覺世界，給用戶如同真實世界的體驗。虛擬現實技術目前無論在游戲、動畫、廣告宣傳還是在建筑設計、軍事仿真等領域都發揮著巨大的作用，而虛擬場景的搭建是構建虛擬現實系統過程中至關重要的一步。

當前對虛擬場景進行搭建的方式主要有三種:第一種是采用三維建模軟件進行直接搭建，并人工逐個對模型進行位置擺放，形成三維場景整體環境，最終利用虛擬現實的技術進行環境展現，缺點是門檻高、具體操作復雜、協同性差；第二種是基于三維激光掃描等技術，獲取彩色視頻圖像數據，通過計算機處理獲得場景的快速三維建模，缺點是對硬件要求高、測量成本高、需要大量人工修改；第三種是參數化建模，輸入參數、尺寸確定特征依存關系來搭建場景，缺點是用戶必須掌握特定計算機語言和具備一定編程能力。

隨著虛擬現實技術的發展，對虛擬場景建模的交互和效率方面提出了更高的要求。例如將已建模好的大量文物模型在虛擬博物館內按照年代或材質等多種分類方式進行布置，需要對數量可觀的模型進行多種單獨變換操作；在消防培訓演示中對逃生建筑內部結構的構建時，需要快速在虛擬場景中建造墻壁、擺放障礙物。這就要求通過多人協作提高建模效率以及采用新的建模交互方式降低操作復雜性。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種基于移動終端和全息展示的虛擬場景協同建模方法及系統，移動終端普及范圍廣、移動性強、成本低、趨向大屏化發展、觸摸交互性大幅提升，移動終端為三維虛擬場景的建模帶來了全新的交互模式，使虛擬場景的建模能克服時間、空間上的困難，它的融入使此類三維虛擬場景系統的應用更加普及、方便。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

基于移動終端和全息展示的虛擬場景協同建模方法，包括以下步驟：

步驟一：搭建全息立體投影設備，將全息立體投影設備與服務器連接，調整投影與全息膜位置；

步驟二：將所有參與場景搭建的用戶的移動終端與提供三維場景建模及顯示的服務器連接在同一個無線局域網內；

步驟三：獲得三維虛擬場景的二維平面設計圖、規劃草圖或之前保存的二維平面圖，導入系統中，為場景建模提供繪制模板；

步驟四：高優先級用戶根據導入的場景平面設計圖在二維場景繪制單元中繪制或調整虛擬場景墻壁，實時在虛擬環境中生成三維場景；

步驟五：通過多個移動終端的模型添加單元協同添加虛擬場景中的模型，并進行調整；

步驟六；通過自然交互單元，對全息顯示的三維虛擬場景進行漫游觀察確認；

步驟七：保存三維場景二維設計圖并導出三維場景。

所述步驟二的具體方法包括：

(2-1).服務器一直處于監聽狀態，負載三維場景建模單元的計算機在無線局域網中形成一個組播域；

(2-2).移動終端在請求建立與服務器的連接時在該組播域中發送本終端的驗證信息和移動終端的IP地址；

(2-3).服務器收到驗證信息和移動終端的IP地址后進行驗證，通過后發送給移動終端確認信息以及服務器的IP地址，每個移動終端跟服務器的連接正式建立；

(2-4).服務器建立一個存儲已連接的移動終端IP地址的列表，為列表中的每個移動終端按照先前約定的搭建虛擬場景的權限分配優先級屬性。

所述步驟三的具體方法為：

(3-1)若有三維場景的二維平面設計圖，將其導入系統作為草圖；

(3-2)若有之前通過本系統編輯保存過的設計圖，打開設計圖繼續進行編輯；

(3-3)若無三維場景的二維平面設計圖，也無已編輯的保存好的設計圖，直接在系統中新建場景。

所述步驟四的具體方法為：

(4-1)采用單線描圖方式繪制場景二維平面圖的墻壁，并利用橡皮筋技術和吸附技術提高繪制準確度；

(4-2)完成墻壁草圖繪制后，選定二維平面圖的墻壁頂點進行拖動調整，改變三維場景中的墻壁位置；

(4-3)繪制不規則的曲面墻壁時，通過調整二維場景中對應墻壁的直線進行調整。

所述步驟五的具體方法為：