[发明专利]三维场景在线全景展示、沉浸式漫游、人机互动的实现方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于三维场景数字空间模型沉浸式虚拟现实系统领域，尤其涉及具有三维全景渲染、在线全景展示、沉浸式漫游与人机互动功能的全景浏览系统。 

背景技术

三维数字空间的展示领域，传统采用三维建模软件制作漫游视频的方法，以视频播放的方式供观察者浏览，录像必须按照制作者规划好的路线拍摄，不能够由观察者的意愿所控制。作为改进，谷歌研发的谷歌街景产品，提供对全球街景照片的360°观察与漫游功能，提供了一种高度自由的观赏体验,但美中不足的是，谷歌街景仅适用于实地拍摄的户外街景。 

在室内数字场景展示领域，目前有两条技术路线：（1）实时渲染方案，采用客户端实时渲染技术，借助强大的三维硬件计算能力，一次性加载大场景模型数据，根据用户输入调整相机位置实时渲染，相机自由度高，能够以任意方式移动相机参数,但由于目前计算机实时渲染能力无法达到物理真实感，无法做到折射效果、间接照明等效果，故此方案出图效果较差，和真实照片或3D效果图有一定差距，一般作为草图预览使用；（2）全景图方案，采用传统基于光线追踪的高质量效果图渲染技术，包括全景图生成、存储和展示三个环节，通过一定的投影规则，在场景的固定相机位置渲染出一张或多张效果图，再根据投影规则实现环绕展示。投影分为柱形、球形、盒形、正十二面体等类别，分别对应有不同的全景图生成、存储和展示形式。相比实时渲染方案，此方案提高了出图质量，但由于方法需要 锁定相机的位置，从而减小观察自由度。在室内设计领域，全景图是当下流行的效果图展现方式。 

随着三维互联网业务需求的扩大，以及互联网接入速度的提升，市场亟需一种使用方便、快捷、可用的在线场景展示系统，以满足目前在线三维场景展示需求，对上述传统技术方案是一项挑战。 

发明内容

为了解决上述的问题，本发明在两种传统方案的基础上，结合他们的优点，提出基于球形投影的“三维场景——两维图像”映射方法，将深度等更多的三维空间信息描述在两维全景图像及附带的描述文件中，从而突破了传统360°全景图只能展示不能沉浸式漫游、人机互动的缺陷，形成一套出图质量高、相机自由度大的新型360°全景展示与沉浸式漫游技术，并在展示与漫游的基础上加入人机互动的新功能，以满足商业应用需求。 

本发明选择球形投影方法，对比其他方法球形投影具有投影公式连续、接缝少的特点，并在基本的全景展示基础上，扩展了深度计算、坐标计算等，以满足沉浸式漫游和人机互动功能的要求。 

本发明提供一种针对室内外场景模型的自动化入库处理流程，其中包括自动化相机生成方法、带深度的全景图渲染方法、基于JavaScript脚本的可交互目标行为描述与导出方法，全景图的网状关系存储方法。 

本发明提供一种针对室内外场景的全景展示与沉浸式漫游流程，其中包括基于光线追踪的目标选择方法、地面行走方法、渐进式的镜头切换方法。 

本发明提供一种公共服务协议，协议大大简化了第三方应用对本系统提供服务的调用流程。 

附图说明

下面结合附图对本发明进行详细说明。 

图1为本发明的整体系统网络结构拓扑图； 

图2为本发明的系统逻辑结构图； 

图3为本发明的展示层界面； 

图4为本发明的在线全景展示示意图； 

图5为本发明的沉浸式漫游示意图； 

图6为本发明的人机互动示意图； 

图7为本发明的内容录入业务流程图； 

图8为本发明的展示业务流程图； 

图9为本发明的漫游业务流程图； 

图10为本发明的互动业务流程图。 

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。