[發明專利]一種利用球形全景圖的3D場景構建方法及系統

在審

• 申請號: 201710683760.0
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107590850A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 陳再得;紀博翰;黃華深
• 申請（專利權）人: 深圳依偎控股有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;H04N13/204;H04N13/275;H04N13/302;G06F3/01
• 代理公司: 廣東卓建律師事務所44305
• 代理人: 王今剛

技術領域

本發明涉及虛擬場景呈現技術領域，特別是涉及一種利用球形全景圖的3D場景構建方法及系統。

背景技術

現有構建3D虛擬場景的方法一般由兩種：采用六面體貼圖構建3D虛擬場景的方法和傳統構建3D虛擬場景的方法。

如圖1a-圖1c所示，采用六面體貼圖構建3D虛擬場景的方法有如下缺陷：

(1)像素錯位。由六組圖片拼合得到的六面體天空盒有七條拼合邊，如圖1a和圖1b所示，天空盒的拼合邊沿出現像素錯位、黑邊、像素變形等視覺缺陷，這是不可避免的。由于3D顯示需要具有視差的左右天空盒重合呈現，這個缺陷被放大2倍，調整難度大，大大增加了圖片的優化成本。

(2)場景制作局限性大。由于像素錯位的缺陷不可避免，導致場景制作有很大的局限，一般多為場景黑夜、高空、虛化、空曠等簡單內容的場景，對于想要構建更真實、清晰、復雜如室內設計、展覽設計等3D場景而言，像素錯位的缺陷將是很難跨越的鴻溝，這大大限制了構建很多3D場景的可能性。

(3)貼圖資源利用率低。如圖1c所示，白色部分為有效貼圖，黑色部分為無效部分，貼圖資源的利用率為50％，這直接導致貼圖資源的一半是浪費的，大大降低了貼圖資源的利用率。

而傳統搭建3D虛擬場景的方式有兩種：第一種是通過三維建模來實現；第二種是使用一張全景圖片來代替三維模型。第一種方式搭建的3D虛擬場景效果逼真，能夠帶來很好的沉浸感，但是開發周期較長，開發成本較大，文件較大，渲染計算量較大，導致卡頓，提高了系統延遲。第二種方式系統延遲小，開發成本低，精簡了文件大小，這種方法雖然可以彌補第一種方法的缺點，但是，由一張全景圖片構建的場景由于拍攝設備及合成算法的誤差，導致很嚴重的畸變現象；由一張全景圖片構建的場景是平面的，不會有逼真的三維效果；將一張圖片拉伸到三維空間內，清晰度會降低約4倍，粗糙的畫質不能給用戶帶來沉浸感；如果為了提高畫面的質量，引入更高清晰度的圖片，那么加載較大的圖片文件會很容易導致內存溢出，使程序停止運行。

在實現本發明過程中，發明人發現現有技術中至少存在如下問題：構建3D場景時間長、成本大、資源的利用率低。

發明內容

本發明實施例提供一種利用球形全景圖的3D場景構建方法及系統，可提高資源的利用率。

一方面，本發明實施例提供了一種利用球形全景圖的3D場景構建方法，所述3D場景構建方法包括：

根據設定的現實場景，建立虛擬場景；

在所述虛擬場景中設置兩個虛擬圖像采集攝像機，并設置各所述虛擬圖像采集攝像機的工作參數，使各所述虛擬圖像采集攝像機將采集的所述虛擬場景的圖像分別輸出為全景圖；

構建兩個結構相同的球體，并將兩個球體導入至3D引擎中，分別形成映射球體，并在各所述映射球體的球心處分別設置虛擬圖像輸出攝像機；

將兩個所述全景圖分別映射到對應的映射球體上，通過各所述映射球體中的虛擬圖像輸出攝像機分別輸出具有視差的虛擬場景圖像，兩組具有視差的虛擬場景圖像結合形成對應現實場景的3D場景圖像。

可選的，所述3D場景構建方法還包括：

通過輸出單元輸出所述3D場景圖像。

可選的，所述輸出單元為裸眼3D裝置和/或虛擬現實VR裝置；

當所述輸出單元為裸眼3D裝置時，各所述映射球體的球面掛載手勢腳本響應用戶觸控交互；

當所述輸出設備為VR裝置時，各所述虛擬圖像輸出攝像機與所述VR裝置的陀螺儀綁定，用于跟蹤人體頭部運動。

可選的，所述工作參數包括全景圖的長寬比、形狀參數及角度參數；

其中，所述設置各所述虛擬圖像采集攝像機的工作參數具體包括：設置輸出全景圖的長寬比為2:1、形狀參數為球形、角度參數為360°。

可選的，各所述虛擬圖像采集攝像機到零視差面的距離為焦距S₁，兩個所述虛擬圖像采集攝像機之間的距離為正視差S₂，所述正視差S₂的取值范圍為0.4～0.9m。

另一方面，本發明實施例提供了一種利用球形全景圖的3D場景構建系統，所述3D場景構建系統包括：

建模單元，用于根據設定的現實場景，建立虛擬場景；

兩個虛擬圖像采集攝像機，設置在所述虛擬場景中，用于通過設置各所述虛擬圖像采集攝像機的工作參數，使各所述虛擬圖像采集攝像機將采集的所述虛擬場景的圖像分別輸出為全景圖；

球體構建單元，用于構建兩個結構相同的球體，并導入至3D引擎中；