CN101339646B - 一种适用于互联网的三维图像制作及其互动展示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于互联网的3D图像制作及其互动展示方法，该方法是在图像制作系统中制作好图片阵列并压缩成流媒体格式的3D图像文件上传到网络服务中，然后由客户下载到客户机的内存中解压进行展示。本发明所述方法所获得的3D图像，特别适合网上在线观看，客户不但可随心所欲地观看被摄物体的所有部位及其旋转的效果，而且还可停下来仔细观察局部细节。

Description

一种适用于互联网的三维图像制作及其互动展示方法

技术领域

本发明涉及三维(3D)图像的制作方法，具体涉及适用于互联网的3D图像制作方法。

背景技术

在现有技术中，我们所看到视频影像基本上都是使用一台摄像机按预先确定的路径拍摄的视频影像，该影像实质上是由一个按时序排列的图片序列，播放时是按制作者事先设计的路径一幅一幅地按时效连续显示的，因此观看者只能被动地接受制作者安排，而无法看到自己所关注的物体的部位或场景，更无法按自己的喜好或需要角度来观看物体。随着互联网的发展，企业产品的视频广告大量出现互联网上，由于现有的视频影像都是按上述方法制作的，因此消费者所看的只是厂商所展现的产品的阳光一面，无法看到自己所关心的部位，也无法根据自己的需要从不同的角度来观看。此外，现有技术所得到的图像文件较大，必须下载到本机硬盘内才能播放，不便于通过互联网在线浏览、观看。

公开号为CN101001320的发明专利申请公开了一种“自动3D影像产生及自动影像格式转换的系统”，该系统包括3D转盘、3D转盘控制模组、图像摄取装置、图像摄取装置控制模组和图像格式自动转换模组，所述的系统由电脑控制3D转盘和图像摄取装置同步拍摄，并自动将所拍摄的图像转换成播放的格式。可见，所述专利申请的技术方案不需要通过电脑合成即可得到便于排放的被摄物体的3D影像，但是仍存在下述不足：1、所得到影像仍然是一个同一视角的按时序排列的图片序列，即使将所拍摄的物体翻转一个角度进行多次拍摄，物体也只能一个角度一个角度地自动展示；2、用户不能自主控制，既不能根据自己的需要来观看物体的某个部位，也不能停下来仔细观察物体的某个局部；3、图像文件较大，不便于通过互联网在线浏览、观看。

发明内容

鉴于现有技术存在上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种客户可参与互动的3D图像的制作及其展示方法，该方法所获得的图像文件数据小，便于通过互联网在线浏览、观看，而且展示过程可由客户自主控制。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种适用于互联网的3D图像制作及其互动展示方法，该方法是在图像制作系统中制作好图片阵列并压缩成流媒体格式的3D图像文件上传到网络服务中，然后由客户下载到客户机的内存中解压进行展示；其中，

所述的图片阵列的制作和压缩方法由以下步骤组成：

(1)绕经过被摄物体中心的轴线转动被摄物体或摄像机，聚焦被摄物体中心，轴向等角度拍摄m周，每周同起点等角度连续拍摄n张图片，得到m行不同拍摄视角的图片序列；

(2)根据拍摄视角的大小按自然观察被摄物体所对应视角大小的顺序将步骤(1)所得到的图片序列进行竖向排列，获得m行n列的图片阵列，其中m为大于等于3的整数，n为大于3的整数；

(3)将步骤(2)所得到的图片阵列使用流媒体压缩算法进行压缩便得到适合网上在线操作浏览的3D图像文件；

本发明如步骤(1)所述的m行n列的一组图片的制作，具体可直接采用公开号为CN101001320发明专利申请所述的系统，改变物体或图像摄取装置的角度拍摄得到，也可按下述两种改进的方法获得：

制作方法一：

将m个摄像机均布在以被摄物体中心为圆心的环形支架的半圆周上，再转动物体或环形支架同步拍摄一周，每一摄像机得到由n张图片组成的图片序列，然后把每一摄像机得到的图片序列作为矩阵的一行并按摄像机的上下位置顺序竖向排列，即得所述的图片阵列。

制作方法二：

(I)将m/2+1个摄像机均布在以被摄物体中心为圆心的环形支架的上部的1/4圆周上，转动物体或环形支架同步拍摄一周，每一摄像机得到由n张图片组成的图片序列按摄像机的上下位置顺序竖向排列，得到m/2+1行n列的半图片阵列；

(II)把被摄物体垂直翻转180°，转动被摄物体或环形支架同步拍摄一周，每一摄像机得到由n张图片组成的图片序列，然后删除处于水平中心线上那台摄像机中的图片序列，并将剩下的图片分别垂直翻转180°，再将剩下的图片序列按摄像机的上下位置顺序倒着竖向排列，得到m/2-1行n列的半图片阵列；

(III)将步骤(I)得到的m/2+1行n列的半图片阵列与步骤(II)得到的m/2-1行n列的半图片阵列依次竖向排列，即得所述的图片阵列。

本发明所述的解压和展示方法具体可为下述的方法一或方法二，其中，

展示方法一由以下步骤组成：

(3.1a).把所述的3D图像文件下载到客户机的缓存内，使用与压缩图片阵列算法相应的方法进行解压，将其还原成所述的图片阵列；

(3.1b).先将图片阵列中的任一张图片作为当前窗口显示的图片，当屏显示；

(3.1c).然后根据客户输入的浏览方向和速度的请求，依次逐一计算浏览方向上与当前显示图片相邻的图片在图片阵列中的位置，再调至显示窗口中显示，展示被摄物体；

展示方法二由以下步骤组成：

(3.2a).把所述的3D图像文件下载到客户机的缓存内，解压其中任一张图片所对应的数据段，获得该数据段所对应的图片；

(3.2b).将所得到的图片当屏显示；

(3.2c).然后根据客户输入的浏览方向和速度的请求，依次逐一计算浏览方向上与当前显示图片相邻的图片在图片阵列中的位置，再解压所述的相邻的图片所对应的数据段，将所得到的图片调至显示窗口中显示，展示被摄物体。

本发明方法所述的流媒体压缩算法可以是常用的MPEG系列、WMV系列、RM系列或H.26X系列流媒体文件压缩算法，该算法压缩后的图片阵列文件也是采用与MPEG系列、WMV系列、RM系列或H.26X流媒体文件压缩算法相对应的解压算法进行解压，还原图片阵列文件。例如WMV文件可采用窗口媒体编码器(windows media encoder)或者窗口电影制制作软件(WindowsMovie Maker)进行编辑压缩得到，其解压可使用windows自带的wmv解压模块，例如使用windows media player通过接口解压后播放。

本发明所述的方法将绕被摄物体中心周向等角度拍摄所得到的图片序列，根据拍摄视角的大小按自然观察被摄物体所对应视角大小的顺序排列，从而得到m行n列的图片阵列，客户获得该图片阵列后，显示终端便显示所述的图片阵列中任一幅图片，一旦浏览者用鼠标或键盘等输入设备输入的浏览方向和速度的请求(如拖动当前显示的图片)，在浏览方向上的下一幅相邻的图片便被显示在显示屏上。如此操作，客户不但可随心所欲地观看被摄物体的所有部位及其旋转的效果，而且还可停下来仔细观察局部细节。

本发明所述方法把所述的图片阵列采用流媒体压缩算法压缩后，其大小只有原文件的1％～10％，特别适合网上在线观看。

附图说明

图1为实现本发明方法的硬件系统的一个具体实施例的示意图；

图2为图1中所示转动装置2和摄像装置4结构形式的一种具体实施例的示意图；

图3为图1中所示转动装置2和摄像装置4结构形式的另一种具体实施例的示意图；

图4为采用本发明方法制作展示建筑物内部结构的图片阵列的原理图；

图5为本发明所述的图片阵列的一个具体实施例的示意图；

图6为展示本发明所述3D图像的网络系统图；

图7为展示本发明所述3D图像的一种具体展示方法的流程图；

图8为展示本发明所述3D图像的另一种具体展示方法的流程图；

图9为展示本发明所述3D图像的具体操作过程示意图，图中具有背景填充色的小方块为当前显示的图片。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细描述，但本发明不受所述实施例限制。

参见图1，本发明所述的图片阵列制作的硬件系统由电脑1、转动装置2、图片阵列制作装置3和摄像装置4组成，其中所述的摄像装置由转动装置2(参见图2)的转动中心线上的环形支架4-1和均布在环形支架4-1的半圆周或1/4圆周上的一组摄像机4-2组成；当被摄物体5放置在环形支架5的中心时，由电脑1控制转动装置2转动的同时，控制摄像机4-2进行拍摄，转动装置2旋转一周后，每一台摄像机得到一组被摄物体的图片并存入电脑，再经图片阵列制作装置3进行编辑压缩后便得到图片阵列。

本发明所述的转动装置2和摄像装置4结构形式以及转动装置2与摄像装置4之间的连接关系有多种选择方案，根据被摄物体5与摄像装置4的相对转动关系来分别选择被摄物体5转动而摄像装置4固定不动的方案和摄像装置4转动而被摄物体5固定不动的方案，其中摄像装置4转动而被摄物体5固定不动的方案又分为被摄物体5支承在转动装置2上的方案和被摄物体5支承在其它固定物体(如墙壁)上的方案。如果根据环形支架4-1的结构分则有整圆形结构和半圆形结构的方案。当采用被摄物体5支承在其它固定物体上的方案时，环形支架4-1的结构可采用半圆形结构。以下得到7行10列图片阵列为例，选用两个典型的结构进行详细描述，但其它结构形式本领域普通技术人员在所给出实例的启示下很容易想到并实施。

图2为上述转动装置2及摄像装置4的一种具体结构形式。参见图2，摄像装置4由环形支架4-1和和均布在环形支架4-1的1/4圆周上的4台摄像机4-2组成，其中所述的环形支架4-1为采用钢管制作的圆环，采用焊接的方式将其固定在转动装置2的底座2-1的上表面；转动装置2包括在底座2-1内设一步进电机2-2、立轴2-3和托盘2-4，其中，步进电机2-2固定底座2-1的腔内，立轴2-3穿越底座2-1的壳体和环形支架4-1后延伸至环形支架4-1的中心，托盘2-4设在其顶端。当步进电机2-2转动时，托盘2-4便同步转动。

图3为上述转动装置2及摄像装置4的另一种具体结构形式。参见图3，摄像装置4由环形支架4-1和和均布在环形支架4-1的1/4圆周上的7台摄像机4-2组成，其中所述的环形支架4-1为采用钢管制作的半圆环，采用键连接的方式将其固定在转动装置2的步进电机2-2的轴头上；转动装置2包括在底座2-1内设一步进电机2-2、立轴2-3和托盘2-4，其中，步进电机2-2固定底座2-1的腔内，立轴2-3由环形支架4-1向底座2-1内延伸并与步进电机2-2的轴头固定连接，托盘2-4采用透明材料(如有机玻璃)制作并通过一三角架固定在墙壁上。当步进电机2-2转动时，环形支架4-1便同步转动。

参见图4，如果要展示一种内部空间较大的物体内部结构，如建筑物的内部结构，将图2所示的转动装置2及摄像装置4略加改变即实现。具体实现方法是，舍弃与地面垂直的摄像机4-2，将其余6台摄像机4-2的镜头朝所述环形支架4-1的外侧安装，再把转动装置2及摄像装置4放置在建筑物所要展示的空间结构的中心，启动系统进行拍摄，同样可得到6行10列的图片阵列。

设计硬件系统后，便可进行图片阵列了，根据转动装置2和摄像装置4结构形式可采用下述两种具体的方法。下述的方法一是，使用图2所示的结构形式制作图片阵列的方法，方法二是，使用图3所示的结构形式制作图片阵列的方法。

方法一

1、启动上述系统，由电脑1控制转动装置2驱动被摄物体5转动，同时控制4台摄像机4-2进行连续同步拍摄，每一台摄像机4-2便得到一组时序相同的由10张图片排列组成的图片序列。

2、将被摄物体5垂直翻转180°，同样由电脑1控制转动装置2驱动被摄物体5转动，同时控制4台摄像机4-2进行连续同步拍摄，每一台摄像机4-2也得到一组时序相同的由10张图片排列组成的图片序列。

3、将4台摄像机4-2两次拍摄得到的图片序列输入电脑1，由图片阵列制作装置3进行以下编辑处理：①将步骤1得到的图片序列按摄像机的上下位置顺序竖向排列，得到4行10列的一半图片阵列；②先删除处于水平中心线上那台摄像机中步骤2所得到的图片序列，并将剩下的图片分别垂直翻转180°，再将剩下的图片序列按摄像机的位置顺序倒着竖向排列，得到3行10列的半图片阵列；③将步骤1得到的4行10列的半图片阵列与步骤2得到的3行10列的半图片阵列依次竖向排列，即得7行10列的图片阵列(见图5)。图5中的每一个小方框代表一张图片，小方框中用小数点隔开的数字表示图片在图片序列的位置，其中小数点前的数字表示图片所在的行，小数点后的数字表示图片所在的列。

方法二

1、启动上述系统，由电脑1控制转动装置2摄像装置4转动，同时控制7台摄像机进行连续同步拍摄，每一台摄像机便得到一组时序相同的由10张图片排列组成的图片序列。

2、将得到的图片序列输入电脑1，由图片阵列制作装置3将每一摄像机得到的图片序列作为矩阵的一行并按摄像机的上下位置顺序竖向排列，即得7行10列的图片阵列(见图5)。

图5所示的7行10列图片阵列使用windows media encoder进行压缩便得到适合网上在线操作浏览的3D图像文件。经压缩后的3D图像文件可通过常规的方法传到网络服务器中供客户浏览。

参见图6为展示本发明所述3D图像的网络系统，该系统由客户机通过互联网与网络服务连接组成。客户机从网络服务中把所述的3D图像文件逐行下载到缓存中，然后按图7或图8所示的流程进行展示，其中图7所示的展示方法如下所述：

1、解压已下载到缓存内3D图像文件，使用windows media player通过接口解压后将其还原成所述的图片阵列(见图5)。

2、先将图片阵列中的任一张图片作为当前显示窗口显示的图片，当屏显示。

3、然后根据客户输入的浏览方向和速度的请求，依次逐一计算浏览方向上与当前显示图片相邻的图片在图片阵列中的位置，再调至显示窗口中显示，展示被摄物体；

如图9所示，本例中将图5所示图片阵列中的位于第4行第5列的图片(4.5)调至显示窗口中，与图片(4.5)相邻的图片为位于其上下左右4张图片(3.5)、(5.5)、(4.4)和(4.6)和位于其4个角上的图片(3.4)、(3.6)、(5.4)和(5.6)；当客户向右拖动图片(4.5)时，显示窗口中便显示图片(4.4)；当客户向左拖动图片(4.5)时，显示窗口中便显示图片(4.6)；当客户向上拖动图片(4.5)时，显示窗口中便显示图片(5.5)；当客户向下拖动图片(4.5)时，显示窗口中便显示图片(3.5)；依此类推，客户可将位于图片(4.5)的4个角上的图片(3.4)、(3.6)、(5.4)和(5.6)逐调至显示窗口中显示。同理，当相邻图片调到显示窗口后，客户可以将该图片为当前显示的图片，进而逐一观看其相邻的8张图片。如此操作，客户可观看所述图片阵列中的每一张图片，即相当于以不同的视角审视被摄物体，如果客户朝一个方向上拖动前显示的图片，便可展示被摄物体的旋转状态。由于操作过程中显示图像的切换的速度快，也如同采用媒体播放器播放一样，但是该过程是由客户自主控制的，而且可在停留在任一幅图片上观看被摄物体的局部。

客户机从网络服务中把所述的3D图像文件逐行下载到缓存中，然后还可按图8所示的流程进行展示，其展示方法如下所述：

1、把所述的3D图像文件下载到客户机的缓存内，用H.264软件解压其中任一张图片所对应的数据段，获得该数据段所对应的图片；

2、将所得到的图片当屏显示；

3、然后根据客户输入的浏览方向和速度的请求，依次逐一计算浏览方向上与当前显示图片相邻的图片在图片阵列中的位置，再解压所述的相邻的图片所对应的数据段，将所得到的图片调至显示窗口中显示，展示被摄物体。

Claims (4)

1.一种适用于互联网的3D图像制作及其互动展示方法，该方法是在图像制作系统中制作好图片阵列并压缩成流媒体格式的3D图像文件上传到网络服务中，然后由客户下载到客户机的内存中解压进行展示；其中，

所述的图片阵列的制作和压缩方法由以下步骤组成：

(1)绕经过被摄物体中心的轴线转动被摄物体或摄像机，聚焦被摄物体中心，轴向等角度拍摄m周，每周同起点等角度连续拍摄n张图片，得到m行不同拍摄视角的图片序列；

(2)根据拍摄视角的大小按自然观察被摄物体所对应视角大小的顺序将步骤(1)所得到的图片序列进行竖向排列，获得m行n列的图片阵列，其中m为大于等于3的整数，n为大于3的整数；

(3)将步骤(2)所得到的图片阵列使用流媒体压缩算法进行压缩便得到适合网上在线操作浏览的3D图像文件；

所述的解压和展示方法为下述的方法一或方法二，其中，

方法一由以下步骤组成：

1a.把所述的3D图像文件下载到客户机的缓存内，使用与压缩图片阵列算法相应的方法进行解压，将其还原成所述的图片阵列；

1b.先将图片阵列中的任一张图片作为当前窗口显示的图片，当屏显示；

1c.根据客户输入的浏览方向和速度的请求，依次逐一计算浏览方向上与当前显示图片相邻的图片在图片阵列中的位置，再调至显示窗口中显示，展示被摄物体；

方法二由以下步骤组成：

2a.把所述的3D图像文件下载到客户机的缓存内，解压其中任一张图片所对应的数据段，获得该数据段所对应的图片；

2b.将所得到的图片当屏显示；

2c.然后根据客户输入的浏览方向和速度的请求，依次逐一计算浏览方向上与当前显示图片相邻的图片在图片阵列中的位置，再解压所述的相邻的图片所对应的数据段，将所得到的图片调至显示窗口中显示，展示被摄物体。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的m行n列的图片阵列的制作方法由下列步骤组成：

将m个摄像机均布在以被摄物体中心为圆心的环形支架的半圆周上，再转动物体或环形支架同步拍摄一周，每一摄像机得到由n张图片组成的图片序列，然后把每一摄像机得到的图片序列作为矩阵的一行并按摄像机的上下位置顺序竖向排列，即得所述的图片阵列。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的m行n列的图片阵列的制作方法由下列步骤组成：

(I)将m/2+1个摄像机均布在以被摄物体中心为圆心的环形支架的上部的1/4圆周上，转动物体或环形支架同步拍摄一周，每一摄像机得到由n张图片组成的图片序列按摄像机的上下位置顺序竖向排列，得到m/2+1行n列的半图片阵列；

(II)把被摄物体垂直翻转180°，转动被摄物体或环形支架同步拍摄一周，每一摄像机得到由n张图片组成的图片序列，然后删除处于水平中心线上那台摄像机中的图片序列，并将剩下的图片分别垂直翻转180°，再将剩下的图片序列按摄像机的上下位置顺序倒着竖向排列，得到m/2-1行n列的半图片阵列；

(III)将步骤(I)得到的m/2+1行n列的半图片阵列与步骤(II)得到的m/2-1行n列的半图片阵列依次竖向排列，即得所述的图片阵列。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于所述的流媒体压缩算法是MPEG系列、WMV系列、RM系列或H.26X系列流媒体文件压缩算法。

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