CN107330962B - 一种交互式虚拟现实场景自动生成方法、装置和设备 - Google Patents

一种交互式虚拟现实场景自动生成方法、装置和设备 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种交互式虚拟现实场景自动生成方法、装置和设备，属于虚拟现实技术领域。该方法包括：根据原场景中的精模，获取用于搭建VR场景的简模；根据所述简模对应的精模在渲染引擎中的第一材质参数，利用预先训练完成的渲染引擎和游戏引擎间的材质转换模型，确定所述简模在游戏引擎中的第二材质参数；基于所述第二材质参数对所述简模进行材质设置。本发明实施例提供的交互式虚拟现实场景自动生成方法、装置和设备，实现了对搭建的简模进行自动的材质设置，避免了手动调整材质带来的大量的重复劳动，从而提高了VR场景的制作效率。

Description

一种交互式虚拟现实场景自动生成方法、装置和设备
技术领域
本发明实施例涉及虚拟现实技术，尤其涉及一种交互式虚拟现实场景自动生成方法、装置和设备。
背景技术
近年来，虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术被广泛应用于装修领域，通过搭建VR场景使用户能身临其境的体验自己的设计方案。通常，用户通过拖动已有家具模型或建材模型至户型模型中，以完成方案的设计。在设计方案确定后，利用渲染引擎对设计方案进行渲染，并将渲染效果图进行显示。为给用户提供逼真的渲染效果，渲染效果图中所用的模型均为精模，其中精模的面数往往很高。
这样的精模不适用于VR场景对实时渲染的要求。因此为了制作VR场景，现有技术需要在利用精模在渲染引擎中完成对原场景的渲染后，在游戏引擎中重新创建对应物体的简模(面数相对较少，且使用贴图来表现细节的模型)，以完成VR场景的搭建。并且，需要VR设计师凭主观感受对简模重新设置一遍材质，过程中需要反复调整来逼近精模的材质效果。
然而，上述反复调整来逼近精模的材质效果的过程导致大量的重复劳动，即费时又费力。
发明内容
本发明实施例提供一种交互式虚拟现实场景自动生成方法、装置和设备，实现对搭建的简模进行自动的材质设置，避免了手动调整材质带来的大量的重复劳动，从而提高了VR场景的制作效率。
第一方面，本发明实施例提供了一种交互式虚拟现实场景自动生成方法，该方法包括：
根据原场景中的精模，获取用于搭建VR场景的简模；
根据所述简模对应的所述精模在渲染引擎中的第一材质参数，利用预先训练完成的渲染引擎和游戏引擎间的材质转换模型，确定所述简模在游戏引擎中的第二材质参数；
基于所述第二材质参数对所述简模进行材质设置。
进一步的，在基于所述第二材质参数对所述简模进行材质设置之后，还包括：
根据所述原场景在渲染引擎中的第一灯光参数，利用预先训练完成的渲染引擎和游戏引擎间的灯光转换模型，确定所述VR场景在游戏引擎中的第二灯光参数；
利用所述第二灯光参数对所述VR场景进行灯光的设置。
进一步的，在利用所述第二灯光参数对所述VR场景进行灯光的设置之后，还包括：
在所述VR场景对应的二维俯视平面图上基于体积雾渲染的方法，确定所述VR场景中各区域的间接光照强度；
在所述间接光照强度超过设定阈值的区域设置补光灯。
进一步的，在基于所述第二材质参数对所述简模进行材质设置之后，还包括：
根据设定反射规则，对所述简模对应的反射球进行设置，以实现在游戏引擎中的动态反射。
进一步的，所述根据原场景中的精模，获取用于搭建VR场景的简模，包括：
剔除所述精模中设定数量的顶点，生成模型外观接近于所述精模的所述简模。
进一步的，在所述根据原场景中的精模，获取用于搭建VR场景的简模之后，还包括：
利用烘焙贴图的方式，根据所述简模对应的所述精模烘焙所述简模，以使所述简模保持视觉上的细节，其中，所述贴图包括漫反射贴图、光照贴图和法线贴图。
第二方面，本发明实施例还提供了一种交互式虚拟现实场景自动生成装置，该装置包括：
获取模块，用于根据原场景中的精模，获取用于搭建VR场景的简模；
材质参数确定模块，用于根据所述简模对应的所述精模在渲染引擎中的第一材质参数，利用预先训练完成的渲染引擎和游戏引擎间的材质转换模型，确定所述简模在游戏引擎中的第二材质参数；
材质设置模块，用于基于所述第二材质参数对所述简模进行材质设置。
进一步的，所述的装置，还包括：
灯光参数确定模块，用于在基于所述第二材质参数对所述简模进行材质设置之后，根据所述原场景在渲染引擎中的第一灯光参数，利用预先训练完成的渲染引擎和游戏引擎间的灯光转换模型，确定所述VR场景在游戏引擎中的第二灯光参数；
灯光设置模块，用于利用所述第二灯光参数对所述VR场景进行灯光的设置。
进一步的，所述的装置，还包括：
光照确定模块，用于在利用所述第二灯光参数对所述VR场景进行灯光的设置之后，在所述VR场景对应的二维俯视平面图上基于体积雾渲染的方法，确定所述VR场景中各区域的间接光照强度；
补光模块，用于在所述间接光照强度超过设定阈值的区域设置补光灯。
进一步的，所述的装置，还包括：
反射球设置模块，用于在基于所述第二材质参数对所述简模进行材质设置之后，根据设定反射规则，对所述简模对应的反射球进行设置，以实现在游戏引擎中的动态反射。
第三方面，本发明实施例还提供了一种设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明实施例中任一所述的交互式虚拟现实场景自动生成方法。
本发明实施例通过根据所述简模对应的精模在渲染引擎中的第一材质参数，利用预先训练完成的渲染引擎和游戏引擎间的材质转换模型，确定简模在游戏引擎中的第二材质参数。实现对搭建的简模进行自动的材质设置，避免了手动调整材质带来的大量的重复劳动，从而提高了VR场景的制作效率。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种交互式虚拟现实场景自动生成方法的流程图；
图2是本发明实施例二提供的一种交互式虚拟现实场景自动生成方法的流程图；
图3是本发明实施例三提供的一种交互式虚拟现实场景自动生成装置的结构示意图；
图4是本发明实施例四提供的一种设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1是本发明实施例一提供的一种交互式虚拟现实场景自动生成方法的流程图。本实施例可适用于根据渲染引擎中的场景生成VR场景的情况。该方法可以由一种交互式虚拟现实场景自动生成装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式实现。参见图1，本实施例提供的交互式虚拟现实场景自动生成方法包括：
S110、根据原场景中的精模，获取用于搭建VR场景的简模。
其中，简模可以是原场景中的精模通过剔除设定数量的顶点生成的，也可以是根据原场景中的精模重新搭建的。
S120、根据所述简模对应的所述精模在渲染引擎中的第一材质参数，利用预先训练完成的渲染引擎和游戏引擎间的材质转换模型，确定所述简模在游戏引擎中的第二材质参数。
其中，第一材质参数包括漫反射颜色、镜面反射颜色、光泽度和菲尼尔反射率等参数。第二材质参数包括本色、金属度、粗糙度和高光度等参数。典型的，所述材质转换模型可以通过材质参数搭建一个神经网络，然后利用机器学习的方法，从大量的已知材质参数中无监督的学习得到。上述材质参数是，当简模在渲染引擎和游戏引擎中渲染出的材质效果相同或相似时，对应渲染引擎中的第一材质参数和游戏引擎中的第二材质参数。
S130、基于所述第二材质参数对所述简模进行材质设置。
本发明实施例的技术方案，通过根据所述简模对应的精模在渲染引擎中的第一材质参数，利用预先训练完成的渲染引擎和游戏引擎间的材质转换模型，确定简模在游戏引擎中的第二材质参数。实现对搭建的简模进行自动的材质设置，避免了手动调整材质带来的大量的重复劳动，从而提高了VR场景的制作效率。
为实现对灯光的设置，在基于所述第二材质参数对所述简模进行材质设置之后，还可以包括：
根据与所述VR场景对应的原场景在渲染引擎中的第一灯光参数，利用预先训练完成的渲染引擎和游戏引擎间的灯光转换模型，确定所述VR场景在游戏引擎中的第二灯光参数；
利用所述第二灯光参数对所述VR场景进行灯光的设置。
其中，上述灯光转换模型可以根据渲染引擎和游戏引擎中的相关灯光参数学习得到，具体的，灯光参数可以包括：初始光照强度和衰减半径。
典型的，通过结构相似度算法对灯光效果的相似度进行评估；当渲染引擎和游戏引擎中的灯光效果相同或相似时，分别获取渲染引擎和游戏引擎中的灯光参数；根据获取的灯光参数对上述灯光转换模型进行训练和学习。
进一步的，在利用所述第二灯光参数对所述VR场景进行灯光的设置之后，还可以包括：
在所述VR场景对应的二维俯视平面图上基于体积雾渲染的方法，确定所述VR场景中各区域的间接光照强度；
在所述间接光照强度超过设定阈值的区域设置补光灯。
具体的，在所述VR场景对应的二维俯视平面图上密集地放置一系列的采光点，并运行光线跟踪算法来得到各点的光照强度(包括直接光照强度和间接光照强度)。然后，把每个点的光照强度作为该点邻域的光照强度，并在间接光照较强的区域放置补光灯。其中，光线追踪算法的应用使得计算出的光照强度与真实的光照强度较为接近。同时，在二维俯视平面图上计算比在三维场景空间上计算少了一个数量级，从而节省计算时间。
进一步的，在基于所述第二材质参数对所述简模进行材质设置之后，还包括：
根据设定反射规则，对所述VR场景中简模对应的反射球进行设置，以实现在游戏引擎中的动态反射。
例如，若简模是床，则设定反射球的大小为床的包围盒，位置在床的中心。若简模是镜子，则设定反射球的大小为镜子所在房间的包围盒，位置在镜子面前0.1m处。
进一步的，在所述根据原场景中的精模，获取用于搭建VR场景的简模之后，还包括：
利用烘焙贴图的方式，根据所述简模对应的所述精模烘焙所述简模，以使所述简模保持视觉上的细节。
其中，所述贴图包括漫反射贴图、光照贴图和法线贴图。
实施例二
图2是本发明实施例二提供的一种交互式虚拟现实场景自动生成方法的流程图。本实施例是在上述实施例一的基础上提出的一种可选方案。参见图2，本实例提供的交互式虚拟现实场景自动生成方法包括：
S210、从渲染引擎中获取与所述VR场景对应的原场景中的精模；剔除所述精模中80％的顶点，生成模型外观接近于精模的简模。
可选的，简模的生成方法有很多，可以通过利用模型顶点之间的几何特征来获得复杂模型中顶点特征度较大的点，然后在保留这些顶点的基础上，对其他特征度小的顶点及其相关边进行边折叠操作；也可以采用顶点聚类算法获取简化模型。本实施例对此并不进行限制。
具体的，根据精模定义一个依据面片拓扑结构、面片法线分布和贴图坐标的模型质量评估函数；然后，基于该模型质量评估函数采用能量优化的方法剔除多于的顶点，并对剩余顶点重新排放。
S220、为了使所述简模能够使用贴图，对所述简模进行UV展开，并赋予第二UV。
其中，此处的UV是纹理贴图坐标的简称，纹理贴图可以理解为模型的“皮肤”，UV展开就是将模型的“皮肤”展开为二维平面。进一步的，可以对二维平面进行绘制并赋予模型。
具体的，本实施例采用等距特征映射的方法对所述简模进行UV展开，并通过测地距离评估展开后面片的变形。
S230、利用所述第二UV，基于精模烘焙贴图。
其中，贴图包括漫反射贴图、光照贴图和法线贴图。如前所述，基于精模烘焙贴图就是将精模的纹理、光照和质感等绘制在展开的二维平面上的过程。
为了使所述简模上也具有精细的纹理，需要在对应精模上烘焙纹理贴图。烘焙的方法是，将简模的第二UV赋予精模；然后在顶点变换阶段将每个顶点的输出坐标变换为第二UV；最后按照原有方式对模型进行渲染，但只保存漫反射分量，即得到漫反射贴图。
为了增强场景的全局光感，需要在场景中静态物体的对应精模上烘焙光照贴图。烘焙的方法是，将简模的第二UV赋予精模；计算精模上每一点处的光照强度和颜色(包括直接光和间接光)，并作为缓存存放于基于第二UV的光照贴图中。
为了使所述简模仍能表现出褶皱和凸起等材质质感，需要在对应精模上烘焙法线贴图。烘焙的方法是，将简模的第二UV赋予精模；计算精模上每一点处的法线方向，并按照第二UV存储于法线贴图中。
S240、将所述贴图赋予对应的所述简模，以使所述简模保持视觉上的细节。
S250、根据所述简模对应的精模在渲染引擎中的第一材质参数，利用预先训练完成的渲染引擎和游戏引擎间的材质转换模型，确定所述简模在游戏引擎中的第二材质参数；基于所述第二材质参数对所述简模进行材质设置。
S260、根据所述原场景在渲染引擎中的第一灯光参数，利用预先训练完成的渲染引擎和游戏引擎间的灯光转换模型，确定所述VR场景在游戏引擎中的第二灯光参数；利用所述第二灯光参数对所述VR场景进行灯光的设置。
S270、在所述VR场景对应的二维俯视平面图上基于体积雾渲染的方法，确定所述VR场景中各区域的间接光照强度；在所述间接光照强度超过设定阈值的区域设置补光灯。
S280、根据设定反射规则，对所述VR场景中简模对应的反射球进行设置，以实现在游戏引擎中的动态反射。
本发明实施例的技术方案，通过对简化得到的简模进行贴图赋予、材质转换、灯光转换和反射球自动设置，从而实现从原场景到VR场景的自动转换。
实施例三
图3是本发明实施例三提供的一种交互式虚拟现实场景自动生成装置的结构示意图。参见图3，本实施例提供的交互式虚拟现实场景自动生成装置包括：获取模块10、材质参数确定模块20和材质设置模块30。
其中，获取模块10，用于根据原场景中的精模，获取用于搭建VR场景的简模；
材质参数确定模块20，用于根据所述简模对应的精模在渲染引擎中的第一材质参数，利用预先训练完成的渲染引擎和游戏引擎间的材质转换模型，确定所述简模在游戏引擎中的第二材质参数；
材质设置模块30，用于基于所述第二材质参数对所述简模进行材质设置。
本发明实施例的技术方案，通过根据所述简模对应的精模在渲染引擎中的第一材质参数，利用预先训练完成的渲染引擎和游戏引擎间的材质转换模型，确定简模在游戏引擎中的第二材质参数。实现对搭建的简模进行自动的材质设置，避免了手动调整材质带来的大量的重复劳动，从而提高了VR场景的制作效率。
进一步的，所述装置还包括：灯光参数确定模块和灯光设置模块。
其中，灯光参数确定模块，用于在基于所述第二材质参数对所述简模进行材质设置之后，根据所述原场景在渲染引擎中的第一灯光参数，利用预先训练完成的渲染引擎和游戏引擎间的灯光转换模型，确定所述VR场景在游戏引擎中的第二灯光参数；
灯光设置模块，用于利用所述第二灯光参数对所述VR场景进行灯光的设置。
进一步的，所述装置还包括：光照确定模块和补光模块。
其中，光照确定模块，用于在利用所述第二灯光参数对所述VR场景进行灯光的设置之后，在所述VR场景对应的二维俯视平面图上基于体积雾渲染的方法，确定所述VR场景中各区域的间接光照强度；
补光模块，用于在所述间接光照强度超过设定阈值的区域设置补光灯。
进一步的，所述装置还包括：反射球设置模块。
其中，反射球设置模块，用于在基于所述第二材质参数对所述简模进行材质设置之后，根据设定反射规则，对所述VR场景中简模对应的反射球进行设置，以实现在游戏引擎中的动态反射。
实施例四
图4是本发明实施例四提供的一种设备的结构示意图，如图4所示，该设备包括处理器70、存储器71、输入装置72和输出装置73；设备中处理器70的数量可以是一个或多个，图4中以一个处理器70为例；设备中的处理器70、存储器71、输入装置72和输出装置73可以通过总线或其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。
存储器71作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的交互式虚拟现实场景自动生成方法对应的程序指令/模块(例如，交互式虚拟现实场景自动生成装置中的获取模块10、材质参数确定模块20和材质设置模块30)。处理器70通过运行存储在存储器71中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的交互式虚拟现实场景自动生成方法。
存储器71可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器71可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器71可进一步包括相对于处理器70远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置72可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置73可包括显示屏等显示设备。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种交互式虚拟现实场景自动生成方法，其特征在于，包括：
根据原场景中的精模，获取用于搭建虚拟现实VR场景的简模；
根据所述简模对应的所述精模在渲染引擎中的第一材质参数，利用预先训练完成的渲染引擎和游戏引擎间的材质转换模型，确定所述简模在游戏引擎中的第二材质参数，所述材质转换模型通过目标材质参数搭建一个神经网络，然后利用机器学习的方法，从已知的目标材质参数中无监督学习得到，所述目标材质参数是指，当所述简模在所述渲染引擎和所述游戏引擎中渲染出的材质效果的相似度大于第一相似度阈值时，所述渲染引擎中的第一材质参数和所述游戏引擎中的第二材质参数；
基于所述第二材质参数对所述简模进行材质设置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在基于所述第二材质参数对所述简模进行材质设置之后，还包括：
根据所述原场景在渲染引擎中的第一灯光参数，利用预先训练完成的渲染引擎和游戏引擎间的灯光转换模型，确定所述VR场景在游戏引擎中的第二灯光参数；
利用所述第二灯光参数对所述VR场景进行灯光的设置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在利用所述第二灯光参数对所述VR场景进行灯光的设置之后，还包括：
在所述VR场景对应的二维俯视平面图上基于体积雾渲染的方法，确定所述VR场景中各区域的间接光照强度；
在所述间接光照强度超过设定阈值的区域设置补光灯。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在基于所述第二材质参数对所述简模进行材质设置之后，还包括：
根据设定反射规则，对所述简模对应的反射球进行设置，以实现在游戏引擎中的动态反射。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据原场景中的精模，获取用于搭建VR场景的简模，包括：
剔除所述精模中设定数量的顶点，生成所述简模，所述简模的模型外观与所述精模的模型外观的相似度大于第二相似度阈值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据原场景中的精模，获取用于搭建VR场景的简模之后，还包括：
利用烘焙贴图的方式，根据所述简模对应的所述精模烘焙所述简模，以使所述简模保持视觉上的细节，其中，所述贴图包括漫反射贴图、光照贴图和法线贴图。
7.一种交互式虚拟现实场景自动生成装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于根据原场景中的精模，获取用于搭建虚拟现实VR场景的简模；
材质参数确定模块，用于根据所述简模对应的所述精模在渲染引擎中的第一材质参数，利用预先训练完成的渲染引擎和游戏引擎间的材质转换模型，确定所述简模在游戏引擎中的第二材质参数，所述材质转换模型通过目标材质参数搭建一个神经网络，然后利用机器学习的方法，从已知的目标材质参数中无监督学习得到，所述目标材质参数是指，当所述简模在所述渲染引擎和所述游戏引擎中渲染出的材质效果的相似度大于第一相似度阈值时，所述渲染引擎中的第一材质参数和所述游戏引擎中的第二材质参数；
材质设置模块，用于基于所述第二材质参数对所述简模进行材质设置。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：
灯光参数确定模块，用于在基于所述第二材质参数对所述简模进行材质设置之后，根据与所述原场景在渲染引擎中的第一灯光参数，利用预先训练完成的渲染引擎和游戏引擎间的灯光转换模型，确定所述VR场景在游戏引擎中的第二灯光参数；
灯光设置模块，用于利用所述第二灯光参数对所述VR场景进行灯光的设置。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：
光照确定模块，用于在利用所述第二灯光参数对所述VR场景进行灯光的设置之后，在所述VR场景对应的二维俯视平面图上基于体积雾渲染的方法，确定所述VR场景中各区域的间接光照强度；
补光模块，用于在所述间接光照强度超过设定阈值的区域设置补光灯。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：
反射球设置模块，用于在基于所述第二材质参数对所述简模进行材质设置之后，根据设定反射规则，对所述简模对应的反射球进行设置，以实现在游戏引擎中的动态反射。
11.一种设备，其特征在于，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-6中任一所述的交互式虚拟现实场景自动生成方法。
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