[發明專利]裝備虛擬現實仿真中場數據可視化的實時剖切交互方法

有效

• 申請號: 202010251736.1
• 申請日: 2020-04-01
• 公開（公告）號: CN111462344B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 劉振宇;侯宇;裘辿;譚建榮
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06T19/20
• 分類號: G06T19/20;G06F3/01
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種裝備虛擬現實仿真中場數據可視化的實時剖切交互方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.在虛擬現實的可視化場景中，一只手使用力反饋手套拾取待剖切模型；

S2.在虛擬現實的可視化場景中，另一只手使用虛擬現實設備的手柄繪制剖切平面，變換剖切平面到待剖切模型所在坐標空間；

所述步驟S2具體如下：

S21.當按下手柄的操作按鈕時，進入剖切平面繪制狀態，稱此時的幀為初始幀，并記錄此時手柄的位置和姿態；

S22.在剖切平面繪制狀態時，在虛擬現實可視化場景的空間中，手柄前端保持投射出固定長度的一段直線型指示光線，并于每幀更新直線型指示光線的位置，使其與手柄保持相對靜止；

S23.在剖切平面繪制狀態時，在虛擬現實可視化場景的空間中，根據手柄在初始幀的位置和姿態以及手柄在當前幀的位置和姿態，處理獲得當前幀的全局坐標系平面Q，并以半透明的方式可視化；

所述步驟23的平面的計算方法具體如下：

S231.將手柄初始位置的投射光線的起點定為P₁，將手柄初始位置的投射光線的終點定位P₂，將手柄當前幀位置的投射光線的起點定為P₃，將手柄當前幀位置的投射光線的終點定為P₄；

S232.以點P₁、點P₃和點P₄三點確定平面Q，然后將點P₂投射到平面Q上的點記為點P′₂；

S234.點P₁、點P′₂、點P₄構成的三角形、以及點P′₂、點P₄、點P₃構成的三角形具有公共邊且位于平面Q上；

S24.當松開手柄的操作按鈕時，接受最后一次的全局坐標系平面作為剖切平面，退出剖切平面繪制狀態；

S3.傳遞待剖切模型以及變換后的剖切平面參數到剖切處理模塊使用數據集剖切濾鏡剖切待剖切模型；

S4.提取剖切后的各個模型部分的表面及表面數據，傳遞回虛擬現實的可視化場景中，更新待剖切模型；

S5.先后加入多個剖切平面，對于實時剖切源數據中的每個模型部分重復上述步驟S1-S4進行串聯處理。

2.根據權利要求1所述的一種裝備虛擬現實仿真中場數據可視化的實時剖切交互方法，其特征在于：所述步驟S1中，待剖切模型為帶有或引用有時變的場數據，場數據是指待剖切模型的每個位置點均有數據，不僅在于外表面，內部也有數據。

3.根據權利要求1所述的一種裝備虛擬現實仿真中場數據可視化的實時剖切交互方法，其特征在于：所述步驟S2中的待剖切模型具有碰撞體積，能夠與力反饋手套相互作用表現出觸感和體積感。

4.根據權利要求1所述的一種裝備虛擬現實仿真中場數據可視化的實時剖切交互方法，其特征在于：所述步驟S2中的手柄具有在空間中的絕對定位能力，且具有能夠操作的按鈕。

5.根據權利要求1所述的一種裝備虛擬現實仿真中場數據可視化的實時剖切交互方法，其特征在于：所述步驟S3，步驟如下：

S31.讀入待剖切模型，生成多個時間步的非結構網格類型數據；

S32.根據對關鍵幀數量的要求，對多個時間步的非結構網格類型數據進行重新均勻采樣，作為每個關鍵幀的數據；

S33.對所有關鍵幀，分別使用數據集剖切濾鏡進行剖切，獲得所有關鍵幀的剖切后的非結構網格類型數據。

6.根據權利要求1所述的一種裝備虛擬現實仿真中場數據可視化的實時剖切交互方法，其特征在于：所述步驟S4中，利用幾何體濾鏡和三角化濾鏡提取剖切后的各個模型部分的非結構網格類型數據的幾何及場數據的外表面，生成多邊形類型數據，再經過轉換生成可視化場景所支持的三角形網格及頂點數據，更新可視化場景中的原模型的外表面。

7.根據權利要求1所述的一種裝備虛擬現實仿真中場數據可視化的實時剖切交互方法，其特征在于：所述步驟S5的多個剖切平面是通過重復步驟S2～步驟S3，創建多個剖切平面，將多次剖切過程收尾串聯，重復步驟進行多次剖切。