CN103543754A - 一种三维gis漫游中相机的控制方法及装置 - Google Patents
一种三维gis漫游中相机的控制方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种三维GIS漫游中相机的控制方法及装置，能够有效解决相机穿越问题。本发明方法包括：当相机移动前方有待碰撞体时，首先判断相机所在经纬度是否有笼罩待碰撞体的碰撞曲面，如果有碰撞曲面，进一步判断相机是否与待碰撞体相撞，如果相撞，就移动相机位置到碰撞曲面，并使相机沿着碰撞曲面移动，如果没有碰撞，相机保持原来状态移动。这样相机就不会穿入待碰撞体，出现相机穿越、飞出地面的问题。如果没有碰撞曲面，可以在待碰撞体表层生成一个碰撞曲面，再进行相机是否与待碰撞体碰撞的判断，以及相机的调整步骤，免除了因之前未创建碰撞曲面而导致相机穿入待碰撞体发生穿越和飞出地面的问题。
Description
技术领域
本发明涉及三维漫游领域，尤其涉及一种三维GIS漫游中相机的控制方法及装置。
背景技术
虚拟现实技术综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，创建一种虚拟环境，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过自然的方式与之进行实时交互。
在与场景的交互过程中，视点的运动可以称为漫游。视点相当于参与系统漫游者的相机，相机收录的场景可以看作人眼中的世界。考虑到系统的真实感与沉浸感，就要使相机的移动方式尽可能符合实际中的情况。
当漫游者与周围的环境发生碰撞时，碰撞过程中相机透过环境场景会发生穿透或者飞出地面的现象，破坏虚拟场景的沉浸感和交互性。
发明内容
本发明实施例提供的一种三维GIS漫游中相机的控制方法及装置，能够有效解决相机穿越问题。
本发明实施例提供的一种三维GIS漫游中相机的控制方法，具体包括：
当相机映射范围内存在待碰撞体时，判断相机当前位置是否存在碰撞曲面；
若否，则生成碰撞曲面；
若是，则判断相机是否与待碰撞体发生碰撞，若否，则相机保持原始状态运动，若是，则调整相机运动状态，使其贴着碰撞曲面运动；
碰撞曲面为笼罩待碰撞体的虚拟曲面。
可选的，
判断相机当前位置是否存在碰撞曲面为检索已经存在的碰撞曲面经纬度 的范围，进而判断相机的经纬度是否落在其中。
可选的，
生成碰撞曲面包括：
获取相机当前位置到待碰撞体的高度数值和相机当前经纬度值；
根据高度数值和相机当前经纬度值确定映射区域；
在映射区域上采集参照点；
根据参照点生成碰撞曲面。
可选的，
判断相机是否与待碰撞体发生碰撞包括：
当相机运动时，按预定时间间隔记录相机起始和当前时刻的位置；
通过直线段连接相机起始位置和相机当前位置，得到碰撞线段；
检测碰撞线段与碰撞曲面是否有交点，若有交点，则发生碰撞，若没有交点，则未发生碰撞。
可选的，
调整相机运动状态，使其贴着碰撞曲面运动包括：
当相机进入待碰撞体内，则将相机移动至碰撞曲面上，使其贴着碰撞曲面运动，当相机未进入待碰撞体内，则直接使相机贴着碰撞曲面运动。
可选的，
生成碰撞曲面步骤之后还包括储存碰撞曲面。
本发明实施例还提供了一种三维GIS漫游中相机的控制装置，具体包括：
第一判断单元，用于判断相机当前位置是否存在碰撞曲面；
第二判断单元，用于判断相机是否与待碰撞体发生碰撞；
生成单元，用于生成碰撞曲面；
调整单元，用于调整相机运动状态，使其贴着碰撞曲面运动。
可选的，
生成单元包括：
获取子单元，用于获取相机当前位置到待碰撞体的高度数值和相机当前经纬度值；
确定子单元，用于根据高度数值和相机当前经纬度值确定映射区域；
采集子单元，用于在映射区域上采集参照点；
生成子单元，用于根据参照点生成碰撞曲面。
可选的，
第二判断单元包括：
记录子单元，用于按预定时间间隔记录相机起始和当前时刻的位置；
连接子单元，用于通过直线段连接相机起始位置和相机当前位置，得到碰撞线段；
检测子单元，用于检测碰撞线段与碰撞曲面是否有交点。
可选的，
该装置还包括储存单元，用于储存碰撞曲面。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明实施例技术方案为：当相机映射范围内存在待碰撞体时，判断相机当前位置是否存在碰撞曲面；
若否，则生成碰撞曲面；
若是，则判断相机是否与待碰撞体发生碰撞，若否，则相机保持原始状态运动，若是，则调整相机运动状态，使其贴着碰撞曲面运动；
其中，碰撞曲面为笼罩待碰撞体的虚拟曲面。
当相机移动前方有待碰撞体时，首先判断相机所在经纬度是否有笼罩待碰撞体的碰撞曲面，如果有碰撞曲面，近一步判断相机是否与待碰撞体相撞，如果相撞，就移动相机位置到碰撞曲面，并使相机沿着碰撞曲面移动，如果没有碰撞，相机保持原来状态移动。这样相机就不会穿入待碰撞体，出现相机穿越、飞出地面的问题。如果没有碰撞曲面，可以在待碰撞体表层生成一个碰撞曲面，再进行相机是否与待碰撞体碰撞的判断，以及相机的调整步骤，免除了因之前未创建碰撞曲面而导致相机穿入待碰撞体发生穿越和飞出地面的问题。
附图说明
图1为本发明实施例中一种三维GIS漫游中相机的控制方法第一实施例流程图；
图2为本发明实施例中一种三维GIS漫游中相机的控制方法第二实施例 流程图；
图3为本发明实施例中一种三维GIS漫游中相机的控制装置实施例结构示意图；
图4为本发明实施例中一种三维GIS漫游中相机的控制方法原理示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供的一种三维GIS漫游中相机的控制方法及装置，能够有效解决相机穿越问题。
请参阅图1，本发明实施例提供的一种三维GIS漫游中相机的控制方法第一实施例，具体包括：
101、当相机映射范围内存在待碰撞体时，判断相机当前位置是否存在碰撞曲面；若是执行步骤103，若否，执行步骤102；
102、生成碰撞曲面；
103、判断相机是否与待碰撞体发生碰撞，若否，执行步骤104，若是，执行步骤105；
104、相机保持原始状态运动；
105、调整相机运动状态，使其贴着碰撞曲面运动。
本实施例中，当相机与待碰撞体发生碰撞之前，系统判断相机所在经纬度是否有碰撞曲面，需要说明的是碰撞曲面为笼罩待碰撞体的虚拟曲面。待碰撞体可以是石头、墙或者地面等虚拟场景。
若没有碰撞曲面，系统生成一个碰撞曲面，碰撞曲面的生成方法可以在后面的实施例中具体介绍，此处不做具体限定。
若存在碰撞曲面，系统进一步判断相机是否和待碰撞体发生碰撞，具体判断方法将在后面的实施例中详细说明，此处不做具体限定。
若发生碰撞，系统调整相机位置使其移动到碰撞曲面表面，然后调相机角度，使其贴着碰撞曲面表面运动。若没有发生碰撞，相机可以保持原有的移动状态继续移动，不对其做处理。这样相机就不会穿入待碰撞体，出现相机穿越、飞出地面的问题。如果没有碰撞曲面，可以在待碰撞体表层生成一个碰撞曲面，再进行相机是否与待碰撞体碰撞的判断，以及相机的调整步骤，免除了因之前未创建碰撞曲面而导致相机穿入待碰撞体发生穿越和飞出地面 的问题。
请参阅图2，本发明实施例中一种三维GIS漫游中相机的控制方法第二实施例具体包括：
201、检索已经存在的碰撞曲面经纬度的范围，进而判断相机的经纬度是否落在其中，若否，执行步骤202，若是，则执行步骤207；
202、获取相机当前位置到待碰撞体的高度数值和相机当前经纬度值；
203、根据高度数值和相机当前经纬度值确定映射区域；
204、在映射区域上采集参照点；
205、根据参照点生成碰撞曲面；
206、储存碰撞曲面；
207、当相机运动时，按预定时间间隔记录相机起始和当前时刻的位置；
在本实施例中，相机与待碰撞体发生碰撞之前，系统先检索本地已经储存的碰撞曲面的经纬度范围，进而判断相机所在经纬度是否存在碰撞曲面。
若不存在碰撞曲面，系统首先获取相机当前位置到待碰撞体的高度数值和相机当前经纬度值。请参阅图4，图4为本发明方法是示意图，M点为相机当前位置，相机映射方向到待碰撞体之间的高度数值OM的距离用L表示。接着根据高度数值和相机当前经纬度值确定映射区域，图中曲面S为映射区域。然后，在映射区域上采集参照点，例如，{{22.31，114.08，4.63105}，
{22.322，114.08，38.3198}，{22.33，114.08，66.536}，
{22.332，114.1，72.8936}，{22.341，114.13，95.4026}，
{22.347，114.14，107.966}，{22.374，114.19，133.216}，
{22.343，114.22，103.652}，{22.421，114.27，139.483}，
{22.306，114.29，152.6695}，{22.238，114.26，30.6963}，
{22.236，114.2，6.62596}，{22.246，114.18，5.69151}，
{22.284，114.21，37.6654}，{22.312，114.19，30.6811}，
{22.297，114.2，39.8448}}；一系列参照点。最后，根据采集的参照点创建一个NURBS曲面的对象，根据NURBS曲面对象用NURBS曲面绘制函数创建曲面。根据预先定义曲面的数学模型，确定其形状。
若存在碰撞曲面，按预定时间间隔记录相机起始和当前时刻的位置，请参阅图4，点M’为相机起始位置，M为相机当前位置。
208、通过直线段连接相机起始位置和相机当前位置，得到碰撞线段；
在本实施例中，步骤207已经获取了相机起始位置和相机当前位置，通过直线段连接相机起始位置和相机当前位置，得到碰撞线段M’M。
209、检测碰撞线段与碰撞曲面是否有交点，若是，则执行步骤210，若否，执行步骤211；
210、调整相机运动状态，使其贴着碰撞曲面运动；
211、相机保持原始状态运动。
在本实施例中，检测碰撞线段与碰撞曲面是否有交点，可以使用相应算法得到碰撞线段与碰撞曲面交点的解的坐标，求解方法可以是牛顿迭代法，但不限于这种算法。具体算法不作为保护范围。再将解的坐标转换为地理坐标，得到现实交点坐标。
若有交点，可以分为两种情况，当相机进入待碰撞体内，则将相机移动至碰撞曲面上，使其贴着碰撞曲面运动，当相机未进入待碰撞体内，则直接使相机贴着碰撞曲面运动。
若没有交点，相机保持原始运动状态。
请参阅图3，本发明实施例还提供的一种三维GIS漫游中相机的控制装置，具体包括：
第一判断单元301，用于判断相机当前位置是否存在碰撞曲面；
第二判断单元302，用于判断相机是否与待碰撞体发生碰撞；
生成单元303，用于生成碰撞曲面；
调整单元304，用于调整相机运动状态，使其贴着碰撞曲面运动。
下面以一个实际中的例子对本发明实施例还提供的一种三维GIS漫游中相机的控制装置实施例中各个单元之间的通信方式进行说明：
当相机与待碰撞体发生碰撞之前，第一判断单元301判断相机所在经纬度是否有碰撞曲面，需要说明的是碰撞曲面为笼罩待碰撞体的虚拟曲面。待碰撞体可以是石头、墙或者地面等虚拟场景。
若没有碰撞曲面，生成单元303生成一个碰撞曲面。
若存在碰撞曲面，第二判断单元302判断相机是否和待碰撞体发生碰撞。
若发生碰撞，调整单元304调整相机位置使其移动到碰撞曲面表面，然后调相机角度，使其贴着碰撞曲面表面运动。若没有发生碰撞，相机可以保持原有的移动状态继续移动，不对其做处理。这样相机就不会穿入待碰撞体，出现相机穿越、飞出地面的问题。如果没有碰撞曲面，可以在待碰撞体表层生成一个碰撞曲面，再进行相机是否与待碰撞体碰撞的判断，以及相机的调整步骤，免除了因之前未创建碰撞曲面而导致相机穿入待碰撞体发生穿越和飞出地面的问题。
本发明实施例还提供的一种三维GIS漫游中相机的控制装置实施例中生成单元进一步包括：
获取子单元3031，用于获取相机当前位置到待碰撞体的高度数值和相机当前经纬度值；
确定子单元3032，用于根据高度数值和相机当前经纬度值确定映射区域；
采集子单元3033，用于在映射区域上采集参照点；
生成子单元3034，用于根据参照点生成碰撞曲面。
第二判断单元进一步包括：
记录子单元3021，用于按预定时间间隔记录相机起始和当前时刻的位置；
连接子单元3022，用于通过直线段连接相机起始位置和相机当前位置，得到碰撞线段；
检测子单元3023，用于检测碰撞线段与碰撞曲面是否有交点。
该装置进一步包括储存单元305，用于储存碰撞曲面。
相机与待碰撞体发生碰撞之前，第一判断单元301先检索本地已经储存的碰撞曲面的经纬度范围，进而判断相机所在经纬度是否存在碰撞曲面。
若不存在碰撞曲面，首先由获取子单元3031获取相机当前位置到待碰撞体的高度数值和相机当前经纬度值。请参阅图3，图3为本发明方法示意图，M点为相机当前位置，相机映射方向到待碰撞体之间的高度数值OM的距离用L表示。接着确定子单元3032根据高度数值和相机当前经纬度值确定映射区域，图中曲面S为映射区域。然后，由采集子单元3033在映射区域上采集参照点，例如，{{22.31，114.08，4.63105}，{22.322，114.08，38.3198}，
{22.33，114.08，66.536}，{22.332，114.1，72.8936}，
{22.341，114.13，95.4026}，{22.347，114.14，107.966}，
{22.374，114.19，133.216}，{22.343，114.22，103.652}，
{22.421，114.27，139.483}，{22.306，114.29，152.6695}，
{22.238，114.26，30.6963}，{22.236，114.2，6.62596}，
{22.246，114.18，5.69151}，{22.284，114.21，37.6654}，
{22.312，114.19，30.6811}，{22.297，114.2，39.8448}}；一系列参照点。最后，生成子单元3034根据采集的参照点创建一个NURBS曲面的对象，根据NURBS曲面对象用NURBS曲面绘制函数创建曲面。根据预先定义曲面的数学模型，确定其形状。
若存在碰撞曲面，记录子单元3021按预定时间间隔记录相机起始和当前时刻的位置，请参阅图3，点M’为相机起始位置，M为相机当前位置。
连接子单元3022连接相机起始位置和相机当前位置，得到碰撞线段；
通过直线段连接相机起始位置和相机当前位置，得到碰撞线段M’M。
检测子单元3023检测碰撞线段与碰撞曲面是否有交点，若是，调整单元304调整相机运动状态，使其贴着碰撞曲面运动，若否相机保持原始状态运动。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方， 或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种三维GIS漫游中相机的控制方法，其特征在于，包括：
当相机映射范围内存在待碰撞体时，判断相机当前位置是否存在碰撞曲面；
若否，则生成碰撞曲面；
若是，则判断相机是否与待碰撞体发生碰撞，若否，则所述相机保持原始状态运动，若是，则调整所述相机运动状态，使其贴着碰撞曲面运动；
所述碰撞曲面为笼罩所述待碰撞体的虚拟曲面。
2.根据权利要求1所述的三维GIS漫游中相机的控制方法，其特征在于，
所述判断相机当前位置是否存在碰撞曲面为检索已经存在的碰撞曲面经纬度的范围，进而判断相机的经纬度是否落在其中。
3.根据权利要求1所述的三维GIS漫游中相机的控制方法，其特征在于，
所述生成碰撞曲面包括：
获取相机当前位置到待碰撞体的高度数值和相机当前经纬度值；
根据所述高度数值和相机当前经纬度值确定映射区域；
在所述映射区域上采集参照点；
根据所述参照点生成碰撞曲面。
4.根据权利要求1所述的三维GIS漫游中相机的控制方法，其特征在于，
所述判断相机是否与待碰撞体发生碰撞包括：
当相机运动时，按预定时间间隔记录相机起始和当前时刻的位置；
通过直线段连接相机起始位置和相机当前位置，得到碰撞线段；
检测所述碰撞线段与所述碰撞曲面是否有交点，若有交点，则发生碰撞，若没有交点，则未发生碰撞。
5.根据权利要求1所述的三维GIS漫游中相机的控制方法，其特征在于，
所述调整所述相机运动状态，使其贴着碰撞曲面运动包括：
当相机进入待碰撞体内，则将相机移动至碰撞曲面上，使其贴着碰撞曲面运动，当相机未进入待碰撞体内，则直接使相机贴着碰撞曲面运动。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的三维GIS漫游中相机的控制方法，其特征在于，
所述生成碰撞曲面步骤之后还包括储存所述碰撞曲面。
7.一种三维GIS漫游中相机的控制装置，其特征在于，包括：
第一判断单元，用于判断相机当前位置是否存在碰撞曲面；
第二判断单元，用于判断相机是否与待碰撞体发生碰撞；
生成单元，用于生成碰撞曲面；
调整单元，用于调整所述相机运动状态，使其贴着碰撞曲面运动。
8.根据权利要求7所述的三维GIS漫游中相机的控制装置，其特征在于，
所述生成单元包括：
获取子单元，用于获取相机当前位置到待碰撞体的高度数值和相机当前经纬度值；
确定子单元，用于根据所述高度数值和相机当前经纬度值确定映射区域；
采集子单元，用于在所述映射区域上采集参照点；
生成子单元，用于根据所述参照点生成碰撞曲面。
9.根据权利要求7所述的三维GIS漫游中相机的控制装置，其特征在于，
所述第二判断单元包括：
记录子单元，用于按预定时间间隔记录相机起始和当前时刻的位置；
连接子单元，用于通过直线段连接相机起始位置和相机当前位置，得到碰撞线段；
检测子单元，用于检测所述碰撞线段与所述碰撞曲面是否有交点。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的三维GIS漫游中相机的控制装置，其特征在于，
所述装置还包括储存单元，用于储存碰撞曲面。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140129 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |