CN108279768A - 一种多人交互式三维虚拟环境的生成方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多人交互式三维虚拟环境的生成方法和系统，包括信息监听模块，可视化模块，数据处理和转换中介模块和模型建立模块。所述的信息监听模块用于获取视频信息和语音信息外，还通过用户操作产生互动指令，并发送给所述数据处理和转换中介模块。数据处理和转换中介模块将收到的信息监听模块反馈的信息反馈给所述模型建立模块，它将根据指令最终渲染好的环境返回给数据处理和转换中介模块，数据处理和转换中介模块将虚拟环境模型与真实场景进行融合后，发送给可视化模块。可视化模块则将整个场景呈现给用户。本发明提高了多人交互时的丰富性和趣味性，拓展了互动内容，显示的立体效果更好，使用户的沉浸感和体验感更深。

Description

一种多人交互式三维虚拟环境的生成方法和系统

技术领域

本发明涉及一种虚拟环境的生成方法和系统，具体涉及一种多人交互式三维虚拟环境的生成方法和系 统，适用于互联网应用技术及虚拟技术领域。

背景技术

虚拟现实技术是当前计算机应用技术的最前沿领域之一,已经被广泛的应用于航空航天、建筑设计、城 市规划、娱乐游戏等领域。虚拟现实是通信技术、信息技术、计算机硬件、计算机软件和人体工学融合在 一起而产生的一种产物。

虚拟系统中除了必须具备相关的硬件设备外,关键的问题是如何构建一个逼真的虚拟环境,这个环境包 括三维的虚拟场景、立体声等等。由于在人类接受的信息中,视觉摄取的信息量最大,约占70％，而且反应 亦最为灵敏，所以如果场景太简单,会使用户觉得虚假，而复杂逼真的场景又势必影响图形驱动的实时性, 增加交互的难度。因此生成一个逼真合理的场景,并能实时动态地显示，对于虚拟环境系统的构建至关重要， 是虚拟现实最重要的研究领域之一。

一方面，现有的虚拟环境中的图像大都采用交互贴图实现的，其尺寸比较大，而需要计算的像素数目 是与交互贴图的尺寸成正比的，故其所对应的数值也非常大，对虚拟场景的性能影响较大，如使帧率下降。 另一方面，在虚拟场景被调用时，服务器根据需求实时地处理虚拟环境中的虚拟模型，这样就对服务器的 配置要求比较高，进行多人交互时，配置会各有不同，因此会导致在虚拟环境中交互不畅，影响体验感。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种多人交互式三维虚拟环境的生成方法和系统，使得多人 在进行互动交流或游戏时更有沉浸感，与周围虚拟环境融合的更为自然。

一种多人交互式三维虚拟环境的生成方法，包括以下步骤：

首先获取环境的相关数据，这些数据包括主体人，主体人所处的环境，以及人发出的声音等。通过摄 像机捕获现实世界的视频动画，并输入到计算机中。所述获取环境相关数据的是用户端的计算机，有一个 以上的用户端，各用户端计算机共同连接至一台数据库服务器，各用户端采集到的数据和指令发送至数据 库服务器中。

数据库服务器将收到的信息进行分析，反馈至上游的仿真系统中，仿真系统中的软件搜索数据库服务 器发送的视频流中的标志物，如人体，环境空间，以及空间中的物体，如桌椅，书架，灯，陈设品灯；然 后通过红外技术和数学计算确定标志物和计算机的相对位置；一旦确定了计算机摄像头的坐标位置，就在 该坐标位置上绘制计算机图形模型；

仿真系统中将绘制好的计算机图形模型添加材质和纹理，进行渲染整体搭建好的环境模型，并将信息 发送给数据库服务器。

数据库服务器采用3D结构传感技术，实现虚拟的环境模型与现实场景的融合，此时获得第一个视频 数据的同时，也获得现实场景中的语音信息，然后按照指令要求，将实时互动的场景呈现给环境中的人， 即观察者或用户。

为实现上述步骤，本发明还提供一种多人交互式三维虚拟环境的系统，包括：

信息监听模块，可以获取多个视频信息和语音信息。

可视化模块，用户使用，可以是用户带的头盔显示器，或者特殊眼镜等。

数据处理和转换中介模块，是整个系统的核心模块，即数据库服务器。

模型建立模块，是虚拟环境的产生器，用于虚拟模型的构建，添加纹理、材质等，最后对搭建好的环 境进行渲染。

所述的信息监听模块可以有一个以上，除了用于获取视频信息和语音信息外，还通过用户操作产生互 动指令，并发送给所述数据处理和转换中介模块。数据处理和转换中介模块将收到的信息监听模块反馈的 信息反馈给所述模型建立模块，它将根据指令最终渲染好的环境返回给数据处理和转换中介模块，数据处 理和转换中介模块将虚拟环境模型与真实场景进行融合后，发送给可视化模块。可视化模块则将整个场景 呈现给用户。

区别于现有技术，上述的技术方案中的用户可以通过用户端发送互动指令，互动内容可实时更新到虚 拟环境中，各用户端均可看到互动的效果，大大提高了多人交互时的丰富性和趣味性。另外用户端互动过 程中无需下载互动素材，互动的内容与虚拟环境是经过渲染和融合的，拓展了互动内容，显示的立体效果 更好，从而使用户的沉浸感和体验感更深。

附图说明

图1本发明方法流程图。

图2本发明系统结构图。

图3本发明虚拟环境构建流程图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图1-3对本发明做更进一步地解释，以令本领域技术人员参照说明 书文字能根据以实施。下列实施例仅用于说明本发明，但并不用来限定本发明的实施范围。

如图1所示，是本发明方法流程图。首先获取环境的相关数据，这些数据包括主体人，主体人所处的 环境，以及人发出的声音等。通过摄像机捕获现实世界的视频动画，并输入到计算机中。所述获取环境相 关数据的是用户端的计算机，有一个以上的用户端，各用户端计算机共同连接至一台数据库服务器，各用 户端采集到的数据和指令发送至数据库服务器中。数据库服务器将收到的信息进行分析，反馈至上游的仿 真系统中，仿真系统中的软件搜索数据库服务器发送的视频流中的标志物，如人体，环境空间，以及空间 中的物体，如桌椅，书架，灯，陈设品灯；然后通过红外技术和数学计算确定标志物和计算机的相对位置； 一旦确定了计算机摄像头的坐标位置，就在该坐标位置上绘制计算机图形模型；仿真系统中将绘制好的计 算机图形模型添加材质和纹理，进行渲染整体搭建好的环境模型，并将信息发送给数据库服务器，如图3 所示。数据库服务器采用3D结构传感技术，实现虚拟的环境模型与现实场景的融合，此时获得第一个视 频数据的同时，也获得现实场景中的语音信息，然后按照指令要求，将实时互动的场景呈现给环境中的人， 即观察者或用户。

如图2所示，是本发明系统结构图。所述的信息监听模块可以有一个以上，除了用于获取视频信息和 语音信息外，还通过用户操作产生互动指令，并发送给所述数据处理和转换中介模块。数据处理和转换中 介模块将收到的信息监听模块反馈的信息反馈给所述模型建立模块，它将根据指令最终渲染好的环境返回 给数据处理和转换中介模块，数据处理和转换中介模块将虚拟环境模型与真实场景进行融合后，发送给可 视化模块。可视化模块则将整个场景呈现给用户。

依据本发明，用户可以通过用户端发送互动指令，互动内容可实时更新到虚拟环境中，各用户端均可 看到互动的效果，大大提高了多人交互时的丰富性和趣味性。另外用户端互动过程中无需下载互动素材， 互动的内容与虚拟环境是经过渲染和融合的，拓展了互动内容，显示的立体效果更好，从而使用户的沉浸 感和体验感更深。

Claims (3)

1.一种多人交互式三维虚拟环境的生成方法，其特征在于，包括：

步骤一，获取环境的相关数据，通过摄像机捕获现实世界的视频动画，并输入到计算机中。所述获取环境相关数据的是用户端的计算机，有一个以上的用户端，各用户端计算机共同连接至一台数据库服务器，各用户端采集到的数据和指令发送至数据库服务器中。

步骤二，数据库服务器将收到的信息进行分析，反馈至上游的仿真系统中，仿真系统中的软件搜索数据库服务器发送的视频流中的标志物；然后通过红外技术和数学计算确定标志物和计算机的相对位置；一旦确定了计算机摄像头的坐标位置，就在该坐标位置上绘制计算机图形模型；

步骤三，仿真系统中将绘制好的计算机图形模型添加材质和纹理，进行渲染整体搭建好的环境模型，并将信息发送给数据库服务器。

步骤四，数据库服务器采用3D结构传感技术，实现虚拟的环境模型与现实场景的融合，此时获得第一个视频数据的同时，也获得现实场景中的语音信息，然后按照指令要求，将实时互动的场景呈现给环境中的人，即观察者或用户。

2.根据权利要求1所述的一种多人交互式三维虚拟环境的生成方法，其特征在于，获取环境的相关数据，这些数据包括主体人，主体人所处的环境，以及人发出的声音等。

3.一种一种多人交互式三维虚拟环境系统，其特征在于，包括：

信息监听模块，可以获取多个视频信息和语音信息；

可视化模块，用户使用，可以是用户带的头盔显示器，或者特殊眼镜等；

数据处理和转换中介模块，是整个系统的核心模块，即数据库服务器；

模型建立模块，是虚拟环境的产生器，用于虚拟模型的构建，添加纹理、材质等，最后对搭建好的环境进行渲染。