CN106897108A - 一种基于WebVR的虚拟现实全景漫游的实现方法 - Google Patents
一种基于WebVR的虚拟现实全景漫游的实现方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开的一种基于WebVR的虚拟现实全景漫游的实现方法，包括以下步骤：在实际地点拍摄照片并记录地形；将照片合成为360全景图片；生成全景场景；根据实际地形描绘导游地图；检测陀螺仪。本发明的方法，用户通过在浏览器端上查看导游地图并选择地点后，可进入到由WebVR技术构建的全景漫游中，无需佩戴虚拟现实头显或眼镜，只需拖动屏幕或转动手机的方向，便可看到漫游场景中周围的景色，且通过点击场景中的交互点，可以切换到临近的相应场景中，给用户带来身临其境的体验。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟现实领域，特别涉及一种基于WebVR的虚拟现实全景漫游的实现方法。
背景技术
虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)，即利用计算机技术模拟产生三维的虚拟世界，让使用者及时、没有限制地感知虚拟空间内的事物。虚拟现实技术利用视觉、听觉、触觉、嗅觉等对人体进行全方位欺骗，达到让使用者"身临其境"的效果。近年来，虚拟现实技术蓬勃发展，各大厂商也纷纷进入虚拟现实领域大展拳脚，该领域的投资并购不胜枚举，2016年更是被称为VR元年。据Deloitte(德勤)预测，2016年全球虚拟现实(VR)市场规模将达到数十亿美元，其中7亿来自硬件销售；其它来自内容。内容收入主要来源于游戏销售，每个游戏的销售在5-40美元之间，总收入可达到3亿美元。VR耳机约为250万，游戏软件1000万。2016年，VR收入绝大部分来自上亿美元的核心游戏者，而非偶发或PC游戏者。2017年，全球VR收入将增加，从中期看，收入可增加到百亿美元。
在PC端上的VR应用蓬勃发展的背景下，提供更为逼真的虚拟现实实现方法显得尤为必要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于WebVR的虚拟现实全景漫游的实现方法，用户通过在浏览器端上查看导游地图并选择地点后，可进入到由WebVR技术构建的全景漫游中，无需佩戴虚拟现实头显或眼镜，只需拖动屏幕或转动手机的方向，便可看到漫游场景中周围的景色，且通过点击场景中的交互点，可以切换到临近的相应场景中，给用户带来身临其境的体验。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：
一种基于WebVR的虚拟现实全景漫游的实现方法，包含以下步骤：
S1、在实际地点采集照片，记录地形，并对照片进行预处理工作；
S2、获得预处理的照片后，将对应同一个地点的一组照片进行拼接，生成360°全景图片；
S3、获得360°全景图片后，使用WebVR的Three.js技术生成全景场景并设置好场景的交互点；
S4、依据获得的地形信息，进行导游地图的描绘，并表明提供全景漫游的点；
S5、由步骤S4获得全景漫游场景，运行时检测设备是否具有陀螺仪，以确定转换场景中视角的方式。
步骤S1中，所述预处理工作包括图像增强、特征区域提取。
所述步骤S1，具体为：
S1-1、选择数码相机，使用变形小的中焦或长焦进行拍摄，拍摄的途中不改变焦距；
S1-2、数码相机的曝光参数使用手动曝光，并注意同一组照片的拍摄过程中不改变光圈分辨率，且必须使用固定白平衡；
S1-3、将数码相机放于三脚架上平稳旋转，拍摄时须注意旋转轴的垂直，围绕拍摄的点平移拍摄；拍摄相邻的两幅图片时必须要有一定的重叠；
S1-4、在各采景点重复步骤S1-1至S1-3，获得对应各采景点的多组照片，并以纸笔或照片的方式记录各采景点在地形上的分布；
S1-5、对采集到的各组照片使用拉普拉斯运算方法，进行锐化处理，然后提取照片的特征线段。
所述步骤S2，具体为：
S2-1、对于对应不同采景点的每一组照片，依据照片的特征线段，进行基于最小偏差特征线段匹配，并将相邻图像根据运算所得的平移参数进行叠加，生成原始的360°全景图片；
S2-2、为实现图片间的无缝连接，对原始的360°原始图片进行加权平滑处理，利用图片间基于像素按权值叠加的方法，实现平滑过渡，得到无缝连接的360°全景图片。
所述步骤S3，具体为：
S3-1、调用Three.js的THREE.Scene()创建场景，并对场景进行实例化；
S3-2、为模拟人眼看物体的方式，在场景中选择并创建透视投影照相机，并将其放置到场景的原点上方；
S3-3、在场景中创建渲染器，设定好渲染器的尺寸，并将其加入到场景中去；
S3-4、在场景中以原点为圆心，创建一个球体，并将得到的360°全景图片作为球体的纹理；
S3-5、使用requestAnimationFrame()函数进行实时渲染，保证视角变动时，画面会进行相应的变化；
S3-6、在已实现的全景场景中，以Three.JS在设定点上创建场景交互点并设置点击监听事件，交互点被点击后，视角会跳转至相邻的相应场景中。所述设定点一般为特殊的点，如出口等。
所述步骤S4，具体为：
使用HTML5技术，通过获取到的采景点地形分布信息，在网页上绘制导游地图，并清晰表示每个全景漫游点，且漫游点提供点击后跳转至相应全景漫游场景的服务。
所述步骤S5，具体为：
使用HTML5调用原生API检测设备是否具有陀螺仪，若设备不具有陀螺仪，则全景场景中视角的转换设定为以鼠标拖拉的模式，通过监听鼠标的相应事件实现；若设备具有陀螺仪，则将全景场景中视角的转换设定为以陀螺仪驱动的模式，通过deviceorientation事件检测设备的方向变化并相应地改变全景场景中的视角。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明所使用的网页技术，即HTML5技术，如WebGL、WebVR、Three.js和GLAM，创建虚拟现实体验，能够将互联网带入虚拟现实的世界。WebVR技术结合了VR和Web，让人们可以直接利用JavaScript与WebGL构建VR应用。WebVR依托于WebGL技术的高速发展，利用GPU执行计算以及游戏引擎技术针对芯片级的API优化，提高了图形渲染计算能力，大大降低开发者进入VR领域的门槛，同时WebVR还可以更好地结合云计算技术，补足VR终端的计算能力，加强交互体验。Web技术不仅使创作VR的成本更加低廉，而且大大降低技术门槛。另外Layabox和Egret这两款HTML5引擎目前都已经支持VR发布，而Chrome和Firefox浏览器也开始支持WebVR。
2、本发明在WebVR的开发中，所用到的Three.js技术是源自GitHub的一个开源项目，是由JavaScript编写的WebGL的第三方库。作为一款运行在浏览器中的3D引擎，它提供了包括照相机、光影、材质等各种对象，可用于创建各种三维场景。
3、本发明只凭普通的数码相机照出的照片，即可合成360全景图片，进而构建虚拟现实全景场景，无需购置昂贵的全景摄像机。
4、本发明运行于网页端，无论是PC还是移动设备，都能方便地通过访问网页的方式获取虚拟现实全景漫游的体验。
5、体验本发明的虚拟现实全景漫游，不需要佩戴专门的虚拟现实头显或眼镜，比较亲民。
附图说明
图1为本发明所述一种基于WebVR的虚拟现实全景漫游的实现方法的流程图。
图2为采集照片、记录地形及照片预处理的流程图。
图3为将预处理的照片拼接成360全景图的流程图。
图4为将获取到的360全景图片制作为虚拟现实全景漫游的流程图。
图5为根据记录的地形信息描绘导游地图的流程图。
图6为检测陀螺仪以确定视角转换模式的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1，一种基于WebVR的虚拟现实全景漫游的实现方法，包含以下步骤：
S1、在实际地点采集照片，记录地形，并对照片进行预处理工作；
S2、获得预处理的照片后，将对应同一个地点的一组照片进行拼接，生成360°全景图片；
S3、获得360°全景图片后，使用WebVR的Three.js技术生成全景场景并设置好场景的交互点；
S4、依据获得的地形信息，进行导游地图的描绘，并表明提供全景漫游的点；
S5、由步骤S4获得全景漫游场景，运行时检测设备是否具有陀螺仪，以确定转换场景中视角的方式。
步骤S1中，所述预处理工作包括图像增强、特征区域提取。
如图2，所述步骤S1，具体为：
S1-1、选择数码相机，使用变形小的中焦或长焦进行拍摄，拍摄的途中不改变焦距；
S1-2、数码相机的曝光参数使用手动曝光，并注意同一组照片的拍摄过程中不改变光圈分辨率，且必须使用固定白平衡；
S1-3、将数码相机放于三脚架上平稳旋转，拍摄时须注意旋转轴的垂直，围绕拍摄的点平移拍摄；拍摄相邻的两幅图片时必须要有一定的重叠；
S1-4、在各采景点重复步骤S1-1至S1-3，获得对应各采景点的多组照片，并以纸笔或照片的方式记录各采景点在地形上的分布；
S1-5、对采集到的各组照片使用拉普拉斯运算方法，进行锐化处理，然后提取照片的特征线段。
如图3，所述步骤S2，具体为：
S2-1、对于对应不同采景点的每一组照片，依据照片的特征线段，进行基于最小偏差特征线段匹配，并将相邻图像根据运算所得的平移参数进行叠加，生成原始的360°全景图片；
S2-2、为实现图片间的无缝连接，对原始的360°原始图片进行加权平滑处理，利用图片间基于像素按权值叠加的方法，实现平滑过渡，得到无缝连接的360°全景图片。
如图4，所述步骤S3，具体为：
S3-1、调用Three.js的THREE.Scene()创建场景，并对场景进行实例化；
S3-2、为模拟人眼看物体的方式，在场景中选择并创建透视投影照相机，并将其放置到场景的原点上方；
S3-3、在场景中创建渲染器，设定好渲染器的尺寸，并将其加入到场景中去；
S3-4、在场景中以原点为圆心，创建一个球体，并将得到的360°全景图片作为球体的纹理；
S3-5、使用requestAnimationFrame()函数进行实时渲染，保证视角变动时，画面会进行相应的变化；
S3-6、在已实现的全景场景中，以Three.JS在设定点上创建场景交互点并设置点击监听事件，交互点被点击后，视角会跳转至相邻的相应场景中。所述设定点一般为特殊的点，如出口等。
如图5，所述步骤S4，具体为：
依据步骤1.4中记录的地形信息，使用HTML5技术在Canvas上绘制导游地图。
使用HTML5技术，在绘制好的地图上添加与虚拟现实全景场景相对应的地点，并定义好点击监听事件，当点击发生时，页面跳转至相应的虚拟现实全景场景中。
如图6，所述步骤S5，具体为：
使用HTML5调用原生API检测设备是否具有陀螺仪，若设备不具有陀螺仪，则全景场景中视角的转换设定为以鼠标拖拉的模式，通过监听鼠标的相应事件实现；若设备具有陀螺仪，则将全景场景中视角的转换设定为以陀螺仪驱动的模式，通过deviceorientation事件检测设备的方向变化并相应地改变全景场景中的视角。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于WebVR的虚拟现实全景漫游的实现方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1、在实际地点采集照片，记录地形，并对照片进行预处理工作；
S2、获得预处理的照片后，将对应同一个地点的一组照片进行拼接，生成360°全景图片；
S3、获得360°全景图片后，使用WebVR的Three.js技术生成全景场景并设置好场景的交互点；
S4、依据获得的地形信息，进行导游地图的描绘，并表明提供全景漫游的点；
S5、由步骤S4获得全景漫游场景，运行时检测设备是否具有陀螺仪，以确定转换场景中视角的方式。
2.根据权利要求1所述基于WebVR的虚拟现实全景漫游的实现方法，其特征在于，步骤S1中，所述预处理工作包括图像增强、特征区域提取。
3.根据权利要求1所述基于WebVR的虚拟现实全景漫游的实现方法，其特征在于，所述步骤S1，具体为：
S1-1、选择数码相机，使用变形小的中焦或长焦进行拍摄，拍摄的途中不改变焦距；
S1-2、数码相机的曝光参数使用手动曝光，并注意同一组照片的拍摄过程中不改变光圈分辨率，且必须使用固定白平衡；
S1-3、将数码相机放于三脚架上平稳旋转，拍摄时须注意旋转轴的垂直，围绕拍摄的点平移拍摄；拍摄相邻的两幅图片时必须要有一定的重叠；
S1-4、在各采景点重复步骤S1-1至S1-3，获得对应各采景点的多组照片，并以纸笔或照片的方式记录各采景点在地形上的分布；
S1-5、对采集到的各组照片使用拉普拉斯运算方法，进行锐化处理，然后提取照片的特征线段。
4.根据权利要求1所述基于WebVR的虚拟现实全景漫游的实现方法，其特征在于，所述步骤S2，具体为：
S2-1、对于对应不同采景点的每一组照片，依据照片的特征线段，进行基于最小偏差特征线段匹配，并将相邻图像根据运算所得的平移参数进行叠加，生成原始的360°全景图片；
S2-2、对原始的360°原始图片进行加权平滑处理，利用图片间基于像素按权值叠加的方法，实现平滑过渡，得到无缝连接的360°全景图片。
5.根据权利要求1所述基于WebVR的虚拟现实全景漫游的实现方法，其特征在于，所述步骤S3，具体为：
S3-1、调用Three.js的THREE.Scene()创建场景，并对场景进行实例化；
S3-2、在场景中选择并创建透视投影照相机，并将其放置到场景的原点上方；
S3-3、在场景中创建渲染器，设定好渲染器的尺寸，并将其加入到场景中去；
S3-4、在场景中以原点为圆心，创建一个球体，并将得到的360°全景图片作为球体的纹理；
S3-5、使用requestAnimationFrame()函数进行实时渲染；
S3-6、在已实现的全景场景中，以Three.JS在设定点上创建场景交互点并设置点击监听事件，交互点被点击后，视角会跳转至相邻的相应场景中。
6.根据权利要求1所述基于WebVR的虚拟现实全景漫游的实现方法，其特征在于，所述步骤S4，具体为：
使用HTML5技术，通过获取到的采景点地形分布信息，在网页上绘制导游地图，并清晰表示每个全景漫游点，且漫游点提供点击后跳转至相应全景漫游场景的服务。
7.根据权利要求1所述基于WebVR的虚拟现实全景漫游的实现方法，其特征在于，所述步骤S5，具体为：
使用HTML5调用原生API检测设备是否具有陀螺仪，若设备不具有陀螺仪，则全景场景中视角的转换设定为以鼠标拖拉的模式，通过监听鼠标的相应事件实现；若设备具有陀螺仪，则将全景场景中视角的转换设定为以陀螺仪驱动的模式，通过deviceorientation事件检测设备的方向变化并相应地改变全景场景中的视角。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Lu Lu Inventor after: Yao Huimin Inventor after: Deng Derong Inventor before: Lu Lu Inventor before: Deng Derong |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170627 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |