CN107798722A - 虚拟实境与扩增实境的建置系统及其方法 - Google Patents

虚拟实境与扩增实境的建置系统及其方法 Download PDF

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Abstract

一种虚拟实境与扩增实境的建置系统及其方法，其系统包括：一3维数据库以及一虚拟实境渲染模块。所述3维数据库用以取得自一终端装置扫描一真实空间所产生的多个3维环境特征信息以及提供多个3维风格及至少一3维对象给该终端装置进行选择，所述3维数据库包括一图形处理模块，用以根据所述多个3维环境特征信息建立一3维模型。所述虚拟实境渲染模块包括一图形运算模块，用以套设所述多个3维风格之一及所述至少一3维对象至所述3维模型以组成一虚拟实境或扩增实境场景。所述虚拟实境与扩增实境的建置系统及其方法，可快速有效地取得房屋对象的内部格局以及采光照明，建置出虚拟实境与扩增实境的观看视角，以及建置出图形处理虚拟化的数据库。

Description

虚拟实境与扩增实境的建置系统及其方法
技术领域
本发明有关于一种虚拟实境与扩增实境的建置系统及其方法，特别是可选择不同风格模式的虚拟实境与扩增实境的建置系统及其方法。
背景技术
传统上，不管是屋主或是设计师在丈量房屋内部格局，都需要使用标尺并透过实际量测的方式，才有依据绘制出房屋对象的内部格局。当屋主或是设计师想要针对房屋对象的内部格局进行风格改变，例如粉刷油漆、重新装潢以及家具摆设等，须要在绘制出房屋对象的内部格局后才可能进行色彩及样式的变更、格局风格的选择与配置以及装潢家具的设计与摆放等，过程繁琐且冗长，且所费不赀。
现有技术中并未提供任何有效且有组织的方式给屋主或是设计师以绘制出房屋对象的内部格局的系统与方法，也无法实际了解房屋对象的内部格局的采光照明，这让屋主或是设计师无法及时了解房屋对象的合适风格。
发明内容
有鉴于现有技术中并未提供任何有效且有组织的方式给屋主或是设计师以绘制出房屋对象的内部格局的系统与方法，本发明提出一种虚拟实境与扩增实境的建置系统及其方法，可有效且快速的取得房屋对象的内部格局以及采光照明，使得屋主或是设计师在选择多种风格模式时可以提供实时性的布置状况，让屋主或是设计师可以在有适当的依据下选择内部格局的合适风格，避免繁琐且冗长的过程与金钱的浪费。额外地，依据本发明提出的虚拟实境与扩增实境的建置系统及其方法，可建置出虚拟实境与扩增实境的观看视角，不论是屋主、设计师、卖屋或是买屋者都可以透过虚拟实境与扩增实境的观看视角及时得到房屋对象的内部格局、采光照明以及风格样式等，以方便了解适合与适当的家具摆放。附加地，依据本发明提出的虚拟实境与扩增实境的建置系统及其方法，可建置出图形处理虚拟化的数据库，随着房屋对象与风格模式的数据化、多样化与多变性，使得风格模式的数据库与时俱增。
根据本发明所描述的实施例之一，提供一种虚拟实境与扩增实境的建置方法，包括：S101：取得自一终端装置扫描一真实空间所产生的多个3维环境特征信息；S103：根据所述多个3维环境特征信息建立一3维模型；S105：选择一3维风格及至少一3维对象；以及S107：套设所述3维风格及所述至少一3维对象至所述3维模型以组成一虚拟实境(VirtualReality,VR)或扩增实境(Augmented Reality,AR)场景。
根据本发明所描述的实施例之一，提供一种虚拟实境与扩增实境的建置系统，包括：一3维数据库及一虚拟实境渲染模块。所述3维数据库用以取得自一终端装置扫描一真实空间所产生的多个3维环境特征信息，以及提供多个3维风格及至少一3维对象给所述终端装置进行选择，所述3维数据库包括一图形处理模块，用以根据所述多个3维环境特征信息建立一3维模型。所述虚拟实境渲染模块包括一图形运算模块，用以套设所述多个3维风格之一及所述至少一3维对象至所述3维模型以组成一虚拟实境或扩增实境场景。
其中，所述终端装置扫描所述真实空间所产生的所述多个3维环境特征信息包括：终端装置于所述真实空间的一中心点以扫描全景的方式产生一第一影像信息及一第一光源信息。
其中，所述终端装置扫描所述真实空间所产生的所述多个3维环境特征信息包括：S301：选择所述真实空间中的任一平面；S303：扫描所述平面以取得一第一深度信息及一第一角度信息；S305：建立所述平面上所有点的一第一相邻关系信息；S307：选择相邻所述平面的任一平面并建立所述平面与所选的相邻平面的一第一3维关系信息；S309：重复S303、S305及S307直到所述真实空间中的所有平面被选择。
其中，所述终端装置扫描所述真实空间所产生的所述多个3维环境特征信息包括：S501：扫描所述真实空间的一顶面及一地面；S503：取得所述顶面及所述地面的一第二深度信息及一第二角度信息；S505：建立所述顶面及所述地面上所有点的一第二相邻关系信息；S507：选择所述真实空间中的任一壁面；S509：选择所述壁面的一特征点以取得所述壁面的一第三深度信息及一第三角度信息；S511：根据所述第二相邻关系信息、所述第三深度信息及所述第三角度信息，建立所述壁面上所有点的一第三相邻关系信息；S513：选择相邻所述壁面的任一壁面并建立所述壁面与所选的相邻壁面的一第三3维关系信息；S515：重复S509、S511及S513直到所述真实空间中的所有壁面被选择。
为使能更进一步了解本发明之特征及技术内容，请参阅以下有关本发明之详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅系用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。
附图说明
图1显示本发明虚拟实境与扩增实境的建置系统的实施例示意图。
图2显示本发明终端装置扫描真实空间所产生的多个环境信息方法的示意图。
图3所示之流程描述本发明终端装置扫描真实空间所产生的多个环境信息方法的实施例。
图4显示本发明终端装置扫描真实空间所产生的多个环境信息方法的另一示意图。
图5所示之流程描述本发明终端装置扫描真实空间所产生的多个环境信息方法的另一实施例。
图6所示之流程描述本发明虚拟实境与扩增实境的建置方法的实施例。
具体实施方式
在下文将参看附图更充分地描述各种例示性实施例，在附图中展示一些例示性实施例。然而，本发明概念可能以许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述之例示性实施例。确切而言，提供此等例示性实施例使得本发明将为详尽且完整，且将向熟习此项技术者充分传达本发明概念的范畴。在各附图中，可为了清楚而夸示层及区之大小及相对大小。类似数字始终指示类似组件。
应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种组件或信号等，但此等组件或信号不应受此等术语限制。此等术语乃用以区分一组件与另一组件，或者一信号与另一信号。另外，如本文中所使用，术语「或」视实际情况可能包括相关联之列出项目中之任一者或者多者之所有组合。
图1显示本发明虚拟实境与扩增实境的建置系统的实施例示意图。本发明的虚拟实境与扩增实境的建置系统包括有一3维数据库15以及一虚拟实境渲染模块17。所述3维数据库15包括有一图形处理模块151。其中一终端装置11透过一网络13存取所述云端服务器15。所述3维数据库15可取得自所述终端装置11扫描一真实空间所产生的多个3维环境特征信息，以及提供多个3维风格及至少一3维对象给所述终端装置11进行选择，而所述图形处理模块151可根据所述多个3维环境特征信息建立一3维模型。所述虚拟实境渲染模块17包括有一图形运算模块171，用以套设所述多个3维风格之一及所述至少一3维对象至所述3维模型以组成一虚拟实境或扩增实境场景。
图2显示本发明终端装置扫描真实空间所产生的多个环境信息方法的示意图。如图2所示，房屋对象的内部格局的平面有前墙面F、后墙面B、右墙面R、左墙面L、顶面(未绘出)以及地面G，其中前墙面F、后墙面B、右墙面R、左墙面L可包括窗户、门、壁灯及挂饰等，顶面可包括灯具及吊饰等，地面G上可摆设家具及摆饰等，实际的房屋对象包含有各式家具与摆饰，而本发明终端装置扫描真实空间所产生的多个环境信息方法可在有家具与摆饰的状况下直接扫描房屋对象的内部格局，达到只取得房屋对象的内部格局而不包含各式家具与摆饰。为了清楚描述本发明终端装置扫描真实空间所产生的多个环境信息方法，故未绘示窗户、门、摆饰及家具等。用户手持所述终端装置11选择对所述真实空间1如一房屋对象的内部格局进行扫描时，其中所述终端装置11包含有3维摄像功能以及感测与维持方向功能以进行空间中任一平面的深度与角度测量，所述终端装置11可为包括陀螺仪的3维摄相机、或其他具有相同功能或功效的电子装置。请同时参照图3所示之流程描述本发明终端装置扫描真实空间所产生的多个环境信息方法的实施例，本发明终端装置扫描真实空间所产生的多个环境信息方法包括以下步骤。S301：选择所述真实空间1中的任一平面，如用户手持终端装置11首先选择对着前墙面F以进行扫描。S303：扫描所述平面以取得一第一深度信息及一第一角度信息，如用户透过终端装置11进行前墙面F上所有点包括其边缘的转折点21、22、23及24的深度及角度测量。S305：建立所述平面上所有点的一第一相邻关系信息，如用户透过终端装置11建立前墙面F上所有点的相关性以及将同步定位与映像(Simultaneouslocalization andmapping,SLAM)的定位点分别依序对齐前墙面F边缘的转折点21、22、23及24来取得点坐标以建立相邻关系信息。S307：选择相邻所述平面的任一平面并建立所述平面与所选的相邻平面的一第一3维关系信息，当完成前墙面F的扫描后，如用户可选择相邻前墙面F的右墙面R来建立相邻两墙面的3维关系信息。S309：重复S303、S305及S307直到真实空间1中的所有平面被选择。例如，用户选择右墙面R进行扫描，即测量右墙面R包括其边缘的转折点23、24、25及26的深度及角度信息，之后用户建立右墙面R上所有点的相关性以及将同步定位与映像的定位点分别依序对齐右墙面R边缘的转折点23、24、25及26来取得点坐标以建立相邻关系信息。当完成右墙面R的量测后，使用者可再选择相连右墙面R的平面进行扫描，如后墙面B、天花板以及地面G来建立相邻两墙面的3维关系信息，如此重复直到所有的平面都被选择并扫描完成。
此外，如图2所示，本发明终端装置扫描真实空间所产生的多个环境信息方法还包括：所述终端装置11于所述真实空间1的一中心点C以扫描全景的方式产生一第一影像信息及一第一光源信息。其中用户手持终端装置11站在房屋对象的内部格局的中心点C进行以水平逆时针或顺时针以及垂直逆时针或顺时针扫描全景的方式以得到全景720度的影像信息以及当窗户透光或是照明开启时的光源信息。
图4显示本发明终端装置扫描真实空间所产生的多个环境信息方法的另一示意图。如图4所示，房屋对象的内部格局的平面有前墙面F’、后墙面B’、右墙面R’、左墙面L’、顶面C’以及地面G’，其中前墙面F’、后墙面B’、右墙面R’、左墙面L’可包括窗户、门、壁灯及挂饰等，顶面C’可包括灯具及吊饰等，地面G’上可摆设家具及摆饰等，实际的房屋对象包含有各式家具与摆饰，而本发明终端装置扫描真实空间所产生的多个环境信息方法可在有家具与摆饰的状况下直接扫描房屋对象的内部格局，达到只取得房屋对象的内部格局而不包含各式家具与摆饰。为了清楚描述本发明终端装置扫描真实空间所产生的多个环境信息方法，故未绘示窗户、门、摆饰及家具等。用户手持所述终端装置11选择对所述真实空间1’如一房屋对象的内部格局进行扫描时，其中用户不限于所述真实空间1’中的一定点进行扫描，所述终端装置11包含有3维摄像功能以及感测与维持方向功能以进行空间中任一平面的深度与角度测量，所述终端装置11可为包括陀螺仪的3维摄相机、或其他具有相同功能或功效的电子装置。请同时参照图5所示之流程描述本发明终端装置扫描真实空间所产生的多个环境信息方法的另一实施例。本发明终端装置扫描真实空间所产生的多个环境信息方法包括以下步骤。S501：扫描所述真实空间的一顶面及一地面，用户手持终端装置11首先对着顶面C’及地面G’进行扫描。S503：取得所述顶面及所述地面的一第二深度信息及一第二角度信息，如同前述步骤S303取得顶面C’及地面G’的深度及角度信息。S505：建立所述顶面及所述地面上所有点的一第二相邻关系信息，如同前述步骤S305取得顶面C’上所有点的相关性与其边缘的转折点31、32、33及34的点坐标以及地面G’上所有点的相关性与其边缘的转折点35、36、37及38的点坐标以分别建立相邻关系信息。S507：选择所述真实空间中的任一壁面，如使用者手持所述终端装置11选择对着前墙面F’。S509：选择所述壁面的一特征点以取得所述壁面的一第三深度信息及一第三角度信息，如用户于所述终端装置11上点选前墙面F’中的一特征点如转折点31，即可得到前墙面F’上所有点的深度及角度信息。S511：根据所述第二相邻关系信息、所述第三深度信息及所述第三角度信息，建立所述壁面上所有点的一第三相邻关系信息，如根据顶面C’及地面G’的相邻关系信息及前墙面F’的深度及角度信息可找到前墙面F’上所有点的相关性与其边缘的转折点31、32、35、36之间的相邻关系信息。S513：选择相邻所述壁面的任一壁面并建立所述壁面与所选的相邻壁面的一第三3维关系信息，当完成前墙面F的信息查找后，如使用者选择相邻前墙面F’的右墙面R’来建立相邻两墙面的3维关系信息。S515：重复S509、S511及S513直到所述真实空间中的所有壁面被选择。例如，用户选择右墙面R’进行扫描，即查找右墙面R’上所有点及其边缘的转折点32、33、36及37的深度及角度信息以及相邻关系信息。当完成右墙面R’的量测后，使用者可再选择相连右墙面R’的平面进行扫描，如后墙面B’来建立相邻两墙面的3维关系信息，如此重复直到所有的壁面都被选择并扫描完成。
图6所示之流程描述本发明虚拟实境与扩增实境的建置方法的实施例。请同时参照图1所示，步骤S101：取得自一终端装置11扫描一真实空间1所产生的多个3维环境特征信息，其中所述3维数据库15自终端装置11取得3维环境特征信息包括深度信息、角度信息、相邻关系信息、3维关系信息、全景720度的影像信息、当窗户透光或是内照明开启时的光源信息以及其他可构成点云(Point Cloud)与同步定位与映像(SLAM)的信息。步骤S103：根据所述多个3维环境特征信息建立一3维模型，其中所述图形处理模块151计算每一平面四个点坐标关联构成面的信息以及所有点坐标关联构成3维环境的信息以产生一3维模型的图文件，如AutoCad图档、Splidworks图档或支持现有3维软件的图文件。步骤S105：选择一3维风格及至少一3维对象，其中所述3维数据库15提供多个3维风格及至少一3维对象给所述终端装置11以供用户进行选择，用户透过终端装置11选择所述多个3维风格之一及所述至少一3维对象。步骤S107：套设所述3维风格及所述至少一3维对象至所述3维模型以组成一虚拟实境或扩增实境场景，其中该虚拟实境渲染模块17可调用所述3维数据库15中用户所选的3维风格及至少一3维对象以进行3维模型的图像渲染，而所述图型运算模块171直接进行物理仿真以套设所述多个3维风格之一及所述至少一3维对象至所述3维模型以完成一虚拟实境或扩增实境场景。
综上所述，本发明虚拟实境与扩增实境的建置系统及其方法可有效且快速的取得房屋对象的内部格局以及采光照明，使得屋主或是设计师在选择多种风格模式时可以提供实时性的布置状况，让屋主或是设计师可以在有适当的依据下选择内部格局的合适风格，也可以透过虚拟实境与扩增实境的观看视角及时得到房屋对象的内部格局、采光照明以及风格样式等，以方便了解适合与适当的家具摆放，同时也可建置出图形处理虚拟化的数据库，随着房屋对象与风格模式的数据化、多样化与多变性，使得风格模式的数据库与时俱增。
以上所述仅为本发明之较佳可行实施例，其并非用以局限本发明之专利范围，凡依本发明申请专利范围所做之均等变化与修饰，皆应属本发明之涵盖范围。

Claims (12)

1.一种虚拟实境与扩增实境的建置方法，其特征在于，包括：
取得自一终端装置扫描一真实空间所产生的多个3维环境特征信息；
根据所述多个3维环境特征信息建立一3维模型；
选择一3维风格及至少一3维对象；以及
套设所述3维风格及所述至少一3维对象至所述3维模型以组成一虚拟实境或扩增实境场景。
2.如权利要求1所述的虚拟实境与扩增实境的建置方法，其特征在于，其中所述真实空间为一房屋对象的内部格局。
3.如权利要求1所述的虚拟实境与扩增实境的建置方法，其特征在于，其中所述终端装置扫描所述真实空间所产生的所述多个3维环境特征信息包括：
选择所述真实空间中的任一平面；
扫描所述平面以取得一第一深度信息及一第一角度信息；
建立所述平面上所有点的一第一相邻关系信息；
选择相邻所述平面的任一平面并建立所述平面与所选的相邻平面的一第一3维关系信息；
重复扫描所述平面以取得所述第一深度信息及所述第一角度信息、建立所述平面上所有点的所述第一相邻关系信息及选择相邻所述平面的任一平面并建立所述平面与所选的相邻平面的所述第一3维关系信息，直到所述真实空间中的所有平面被选择。
4.如权利要求3所述的虚拟实境与扩增实境的建置方法，其特征在于，其中所述终端装置扫描所述真实空间所产生的所述多个3维环境特征信息更包括：
于所述真实空间的一中心点以扫描全景的方式产生一第一影像信息及一第一光源信息。
5.如权利要求1所述的虚拟实境与扩增实境的建置方法，其特征在于，其中所述终端装置扫描所述真实空间所产生的所述多个3维环境特征信息包括：
扫描所述真实空间的一顶面及一地面；
取得所述顶面及所述地面的一第二深度信息及一第二角度信息；
建立所述顶面及所述地面上所有点的一第二相邻关系信息；
选择所述真实空间中的任一壁面；
选择所述壁面的一特征点以取得所述壁面的一第三深度信息及一第三角度信息；
根据所述第二相邻关系信息、所述第三深度信息及所述第三角度信息，建立所述壁面上所有点的一第三相邻关系信息；
选择相邻所述壁面的任一壁面并建立所述壁面与所选的相邻壁面的一第三3维关系信息；
重复选择所述壁面的所述特征点以取得所述壁面的所述第三深度信息及所述第三角度信息、根据所述第二相邻关系信息、所述第三深度信息及所述第三角度信息建立所述壁面上所有点的所述第三相邻关系信息及选择相邻所述壁面的任一壁面并建立所述壁面与所选的相邻壁面的所述第三3维关系信息，直到所述真实空间中的所有壁面被选择。
6.如权利要求1所述的虚拟实境与扩增实境的建置方法，其特征在于，其中所述终端装置包含3维摄像功能以及感测与维持方向功能。
7.一种虚拟实境与扩增实境的建置系统，其特征在于，包括：
一3维数据库，用以取得自一终端装置扫描一真实空间所产生的多个3维环境特征信息，以及提供多个3维风格及至少一3维对象给所述终端装置进行选择，所述3维数据库包括：
一图形处理模块，用以根据所述多个3维环境特征信息建立一3维模型；以及
一虚拟实境渲染模块，包括：
一图形运算模块，用以套设所述多个3维风格之一及所述至少一3维对象至所述3维模型以组成一虚拟实境或扩增实境场景。
8.如权利要求7所述的虚拟实境与扩增实境的建置系统，其特征在于，其中所述终端装置包含3维摄像功能以及感测与维持方向功能。
9.如权利要求7所述的虚拟实境与扩增实境的建置系统，其特征在于，其中自所述终端装置扫描所述真实空间所产生的所述多个3维环境特征信息包括：
选择所述真实空间中的任一平面；
扫描所述平面以取得一第一深度信息及一第一角度信息；
建立所述平面上所有点的一第一相邻关系信息；
选择相邻所述平面的任一平面并建立所述平面与所选的相邻平面的一第一3维关系信息；
重复扫描所述平面以取得所述第一深度信息及所述第一角度信息、建立所述平面上所有点的所述第一相邻关系信息及选择相邻所述平面的任一平面并建立所述平面与所选的相邻平面的所述第一3维关系信息，直到所述真实空间中的所有平面被选择。
10.如权利要求9所述的虚拟实境与扩增实境的建置系统，其特征在于，其中自所述终端装置扫描所述真实空间所产生的所述多个3维环境特征信息更包括：
所述终端装置于所述真实空间的一中心点以扫描全景的方式产生一第一影像信息及一第一光源信息。
11.如权利要求7所述的虚拟实境与扩增实境的建置系统，其特征在于，其中自所述终端装置扫描所述真实空间所产生的所述多个3维环境特征信息包括：
扫描所述真实空间的一顶面及一地面；
取得所述顶面及所述地面的一第二深度信息及一第二角度信息；
建立所述顶面及所述地面上所有点的一第二相邻关系信息；
选择所述真实空间中的任一壁面；
选择所述壁面的一特征点以取得所述壁面的一第三深度信息及一第三角度信息；
根据所述第二相邻关系信息、所述第三深度信息及所述第三角度信息，建立所述壁面上所有点的一第三相邻关系信息；
选择相邻所述壁面的任一壁面并建立所述壁面与所选的相邻壁面的一第三3维关系信息；
重复选择所述壁面的所述特征点以取得所述壁面的所述第三深度信息及所述第三角度信息、根据所述第二相邻关系信息、所述第三深度信息及所述第三角度信息建立所述壁面上所有点的所述第三相邻关系信息及选择相邻所述壁面的任一壁面并建立所述壁面与所选的相邻壁面的所述第三3维关系信息，直到所述真实空间中的所有壁面被选择。
12.如权利要求7所述的虚拟实境与扩增实境的建置系统，其特征在于，其中所述真实空间为一房屋对象的内部格局。
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