CN105955455A - 一种在虚拟场景中添加对象的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在虚拟场景中添加对象的装置和方法，该装置包括：对象获取单元，对象制作单元，对象添加单元；对象获取单元，用于根据佩戴者输入的对象添加指令获取现实场景中待添加对象的基础数据，将该对象的基础数据发送给对象制作单元；对象制作单元，用于根据接收的对象的基础数据进行三维重建计算，制作出对象的三维数字模型；对象添加单元，用于将三维数字模型添加到虚拟现实设备呈现的虚拟场景中。本发明的这种在虚拟场景中添加对象的装置和方法，能够根据佩戴者的主动选择，将现实场景中的人或物添加到虚拟现实设备的虚拟环境中，提高了用户的参与度和用户体验。

Description

一种在虚拟场景中添加对象的装置和方法

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，具体涉及一种在虚拟场景中添加对象的装置和方法。

背景技术

虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)是近年来出现的高新技术，虚拟现实技术利用计算机模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供佩戴者关于视觉、听觉、触觉等多感官的模拟，让佩戴者如同身临其境一般，可以及时、没有限制地观察三维空间内的事物。

虽然VR设备可以通过视觉模拟让人感受到真实的场景震撼，但是VR设备的佩戴者始终是视觉感受的受众者，只能观看和体验提前制作完成的虚拟场景而不能成为虚拟视觉场景的主导者，因而现有VR设备的用户参与度较低，用户体验较差。

发明内容

本发明提供了一种在虚拟场景中添加对象的装置和方法，以解决现有的VR设备的用户参与度较低，用户体验较差的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种在虚拟场景中添加对象的装置，该装置包括：该装置包括：对象获取单元，对象制作单元，对象添加单元；

对象获取单元，用于根据佩戴者输入的对象添加指令获取现实场景中待添加对象的基础数据，将该对象的基础数据发送给对象制作单元；

对象制作单元，用于根据接收的对象的基础数据进行三维重建计算，制作出对象的三维数字模型；

对象添加单元，用于将三维数字模型添加到虚拟现实设备呈现的虚拟场景中。

可选地，该装置还包括：存储单元，用于存储对象制作单元制作出的对象的三维数字模型。

可选地，对象获取单元，具体用于通过非接触式三维扫描仪，扫描对象表面得到对象表面的点云数据，将该对象的点云数据发送至对象制作单元。

可选地，对象获取单元，具体用于通过摄像头拍摄对象的多角度的图片，对图片进行处理拼接得到对象的三维坐标数据，将三维坐标数据发送至对象制作单元。

可选地，对象获取单元，还用于对该对象的点云数据或三维坐标数据进行格式转换，转换为对象制作单元所用数据格式后发送给对象制作单元。

根据本发明的另一个方面，提供了一种在虚拟场景中添加对象的方法，该方法包括：

根据佩戴者输入的对象添加指令获取现实场景中待添加对象的基础数据；

根据对象的基础数据进行三维重建计算，制作出对象的三维数字模型；

将三维数字模型添加到虚拟现实设备呈现的虚拟场景中。

可选地，该方法还包括：对制作出的对象的三维数字模型进行存储。

可选地，根据佩戴者输入的对象添加指令获取现实场景中待添加对象的基础数据包括：

通过非接触式三维扫描仪，扫描对象表面，得到对象表面的点云数据。

可选地，根据佩戴者输入的对象添加指令获取现实场景中待添加对象的基础数据包括：

通过摄像头拍摄对象的多角度的图片，对图片进行处理拼接得到对象的三维坐标数据。

可选地，根据对象的基础数据进行三维重建计算，制作出对象的三维数字模型还包括：

根据转换格式后的对象的基础数据进行三维重建计算，制作出对象的三维数字模型。

本发明的有益效果是：本发明实施例的这种在虚拟场景中添加对象的装置和方法，根据虚拟现实设备的佩戴者输入的对象添加指令获取现实场景中待添加对象的基础数据，然后根据接收的对象的基础数据进行三维重建计算，制作出对象的三维数字模型；并将三维数字模型添加到虚拟现实设备呈现的虚拟场景中。从而能够根据佩戴者的主动选择，将现实世界中的对象添加到虚拟现实设备的虚拟场景中，大大丰富了虚拟现实设备中对象添加方式，提高了用户的参与度，提升了用户体验。

附图说明

图1是本发明一个实施例的一种在虚拟场景中添加对象的装置的结构框图；

图2是本发明一个实施例的一种在虚拟场景中添加对象的方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明的设计构思是：针对现有技术中虚拟现实设备，佩戴者只能被动的作为受众者，不能随时主动参与场景对象的添加，进而用户参与度较低、体验较差的问题。本发明提出一种在虚拟场景中添加对象的装置和方法，实现了根据VR设备的佩戴者的主动选择添加对象到虚拟场景中的有益效果。

实施例一

图1是本发明一个实施例的一种在虚拟场景中添加对象的装置的结构框图，参见图1，本实施例的这种在虚拟场景中添加对象的装置10包括：对象获取单元101，对象制作单元102，对象添加单元103；

对象获取单元101，用于根据佩戴者输入的对象添加指令获取现实场景中待添加对象的基础数据，将该对象的基础数据发送给对象制作单元102；

对象制作单元102，用于根据接收的对象的基础数据进行三维重建计算，制作出对象的三维数字模型；

对象添加单元103，用于将三维数字模型添加到虚拟现实设备呈现的虚拟场景中。

通过图1所示的在虚拟场景中添加对象的装置，利用对象获取单元根据VR设备的佩戴者输入的对象添加指令获取现实场景中待添加对象的基础数据，利用对象制作单元根据获取的对象的基础数据进行三维重建计算，制作出对象的三维数字模型，利用对象添加单元将三维数字模型添加到虚拟现实设备呈现的虚拟场景中。由此，本实施例中除了将虚拟现实设备的显示界面作为展示内容的媒介，更作为吸纳信息的工具，综合利用了光学测量技术、计算机技术、图像处理技术、数字信号处理技术等进行三维人像表面轮廓的自动采集，得到人像/物像表面的基础数据，然后在计算机中高效地制作出逼真的三维模型，进而将该三维模型添加到虚拟场景中，大大提升了用户体验。

实施例二

本实施例中重点对在虚拟场景中添加对象的装置的对象获取单元获取现实场景中的对象的具体实现方式进行说明，其他内容参见本发明的其他实施例。

在本实施例中，对象获取单元，通过非接触式三维扫描仪，扫描对象表面得到对象表面的点云数据，将该对象的点云数据发送至对象制作单元。或者，对象获取单元，通过摄像头拍摄对象的多角度的图片，对图片进行处理拼接得到对象的三维坐标数据，将三维坐标数据发送至对象制作单元。

以三维扫描仪为例，本实施例中在虚拟现实设备内增加三维扫描仪，将三维扫描功能和虚拟现实设备的显示、图像处理等功能结合，从而完成现实世界对象到虚拟场景的添加工作。

具体实现时，可以在虚拟显示设备的显示界面上增加一个控件，例如“添加对象”控件，并设置该控件检测佩戴者的触发事件(如，点击)，当检测到相应触发事件时向非接触式三维扫描仪发送扫描对象的指令，三维扫描仪获取该指令后，启动扫描功能，扫描现实世界中对象的表面，得到现实世界中对象的点云数据。三维扫描仪在获取物体表面每个采样点的空间坐标后，得到的是一个点的集合，称之为“点云”(Point Cloud)，被扫描的对象以点的形式记录，每一个点包含有三维坐标，有些可能含有颜色信息(RGB)或反射强度信息(Intensity)。这里的对象可以是人或者动物、植物等现实世界中的物体。

举例而言，虚拟现实设备的佩戴者通过虚拟现实设备玩游戏时，想将自己的形象设定为游戏人物。此时，佩戴者即可将三维数字扫描仪扫描自己的半身像或全身像，然后得到点云数据，对象制作单元根据佩戴者自己的点云数据进行三维重建，创建一个与佩戴者半身像或全身像一致的三维数字模型，然后在虚拟现实设备的添加游戏人物界面上呈现出佩戴者自己的三维数字模型，方便佩戴者添加。

通过三维扫描仪获取现实世界中对象的点云数据的方式，能够保证采集精度，从而后续再根据点云数据制作三维数字模型时能够更加逼真。

本实施例中还提供了一种利用摄像头拍摄对象的多角度图片然后再利用图像处理技术，对这些图片进行处理，从而获取对象的三维空间信息的方式，这种方式的精度较低，但是由于摄像头相比三维扫描仪占用虚拟现实设备的空间较小，因而虚拟现实设备的结构更加紧凑、体积可以制作的更小。

对象获取单元在获取到对象的点云数据或三维坐标数据后，将这些数据发送对象制作单元，以使得对象制作单元根据这些数据进行三维重建计算，制作出对象的三维数字模型。

为了保证数据之间的兼容，本实施例中，对象获取单元在获取到对象的点云数据或三维坐标数据后，按照对象制作单元的数据格式要求，对点云数据或三维坐标数据进行数据转换，例如，将点云数据或三维坐标数据转换为主流三维编辑软件支持的数据格式，如STL、DXF、VRML、DHS、OBJ、IGES等格式。

另外，本实施例中，在虚拟场景中添加对象的装置还包括：存储单元，用于存储对象制作单元制作出的对象的三维数字模型。通过将对象制作单元制作的三维数字模型保存下来，以方便后续使用。由于对象制作单元制作出的三维数字模型是根据佩戴者选择的对象的原型制作出来的，这样后续佩戴者想要添加对象时不需要每次都重新生成一遍三维数字模型，从而节省了佩戴者添加对象的等待时间，进一步提升了用户体验。

对象制作单元制作好三维数字模型后，由对象添加单元将该三维数字模型添加到虚拟现实设备呈现的虚拟场景中，这样佩戴者即可将自己看到的现实世界的任何物体添加到虚拟现实设备的虚拟场景中，大大提升了用户的体验。这里需要说明的是，将三维数字模型添加到虚拟场景中可以利用现有技术实现。具体的实现过程可参见现有技术中的相关描述，这里不再赘述。

至此，本实施例的这种在虚拟场景中添加对象的装置，能够根据佩戴者的意识，接收佩戴者的主动选择从而将佩戴想要添加的对象添加到虚拟场景中，改变了被动接受虚拟现实设备提供的虚拟场景和虚拟场景中对象的现状，使佩戴者成为虚拟视觉的主导者，提高了佩戴者参与虚拟场景对象设计的参与度，提升了用户体验。

实施例三

图2是本发明一个实施例的一种在虚拟场景中添加对象的方法的流程图，参见图2，本实施例的在虚拟场景中添加对象的方法包括如下步骤：

步骤S11，根据佩戴者输入的对象添加指令获取现实场景中待添加对象的基础数据；

步骤S12，根据对象的基础数据进行三维重建计算，制作出对象的三维数字模型；

步骤S13，将三维数字模型添加到虚拟现实设备呈现的虚拟场景中。

本实施例中，该方法还包括：对制作出的对象的三维数字模型进行存储。

本实施例中，步骤S11根据佩戴者输入的对象添加指令获取现实场景中待添加对象的基础数据包括：

通过非接触式三维扫描仪，扫描对象表面，得到对象表面的点云数据。

本实施例中，步骤S11根据佩戴者输入的对象添加指令获取现实场景中待添加对象的基础数据包括：

通过摄像头拍摄对象的多角度的图片，对图片进行处理拼接得到对象的三维坐标数据。

本实施例中，步骤S12根据对象的基础数据进行三维重建计算，制作出对象的三维数字模型还包括：

根据转换格式后的对象的基础数据进行三维重建计算，制作出对象的三维数字模型。

需要说明的是，本实施例的这种在虚拟场景中添加对象的方法的实现步骤是与前述在虚拟场景中添加对象的装置的工作过程相对应的，因而本实施例的在虚拟场景中添加对象的方法的步骤可以参见本发明前述实施例中对在虚拟场景中添加对象的装置的工作过程的相关说明，在此不再赘述。

综上所述，本发明实施例的这种在虚拟场景中添加对象的装置和方法，根据虚拟现实设备的佩戴者输入的对象添加指令获取现实场景中待添加对象的基础数据，然后根据接收的对象的基础数据进行三维重建计算，制作出对象的三维数字模型；并将三维数字模型添加到虚拟现实设备呈现的虚拟场景中。从而能够根据佩戴者的主动选择，将现实世界中的对象添加到虚拟现实设备的虚拟场景中，大大丰富了虚拟现实设备中对象添加方式，提高了用户的参与度，提升了用户体验。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种在虚拟场景中添加对象的装置，其特征在于，该装置包括：对象获取单元，对象制作单元，对象添加单元；

所述对象获取单元，用于根据佩戴者输入的对象添加指令获取现实场景中待添加对象的基础数据，将该对象的基础数据发送给所述对象制作单元；

所述对象制作单元，用于根据接收的所述对象的基础数据进行三维重建计算，制作出所述对象的三维数字模型；

所述对象添加单元，用于将所述三维数字模型添加到虚拟现实设备呈现的虚拟场景中。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括：

存储单元，用于存储所述对象制作单元制作出的对象的三维数字模型。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述对象获取单元，具体用于通过非接触式三维扫描仪，扫描对象表面得到对象表面的点云数据，将该对象的点云数据发送至所述对象制作单元。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述对象获取单元，具体用于通过摄像头拍摄所述对象的多角度的图片，对所述图片进行处理拼接得到对象的三维坐标数据，将所述三维坐标数据发送至所述对象制作单元。

5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述对象获取单元，还用于对该对象的点云数据或三维坐标数据进行格式转换，转换为所述对象制作单元所用数据格式后发送给所述对象制作单元。

6.一种在虚拟场景中添加对象的方法，其特征在于，该方法包括：

根据佩戴者输入的对象添加指令获取现实场景中待添加对象的基础数据；

根据所述对象的基础数据进行三维重建计算，制作出所述对象的三维数字模型；

将所述三维数字模型添加到虚拟现实设备呈现的虚拟场景中。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括：对制作出的对象的三维数字模型进行存储。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据佩戴者输入的对象添加指令获取现实场景中待添加对象的基础数据包括：

通过非接触式三维扫描仪，扫描对象表面，得到对象表面的点云数据。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述根据佩戴者输入的对象添加指令获取现实场景中待添加对象的基础数据包括：

通过摄像头拍摄所述对象的多角度的图片，对所述图片进行处理拼接得到对象的三维坐标数据。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述对象的基础数据进行三维重建计算，制作出所述对象的三维数字模型还包括：

根据转换格式后的对象的基础数据进行三维重建计算，制作出所述对象的三维数字模型。