CN109064562A - 一种三维场景模拟方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种三维场景模拟方法，用于模拟目标物体在场景中的配置情况。所述三维场景模拟方法包括如下步骤：获取所述目标物体的三维数据和所述场景的三维数据；根据所述目标物体的三维数据和所述场景的三维数据建立所述目标物体的三维模型和所述场景的三维模型；将所述目标物体的三维模型的坐标系耦合到所述场景的三维模型的坐标系中；和在所述场景的三维模型中配置所述目标物体的三维模型以模拟所述目标物体在所述场景中的配置情况。
Description
技术领域
本申请涉及智能家居领域，具体涉及一种三维场景模拟方法。
背景技术
随着生活水平日益提高，人们经常需要在家中添置新物，比如：家具或家务机器人等。然而，消费者对于市面上可供选择的产品的真实尺寸往往不清楚，需要亲自去现场丈量或上网反复比对。即使找到尺寸合适的产品买回家后也往往会发现可能会与家中现有的环境不搭配或因之前丈量时的失误而导致已购得的产品不适用而需要退换，显得非常麻烦用户。
发明内容
本申请的实施方式提供了一种三维场景模拟方法。
本申请实施方式提供的三维场景模拟方法，用于模拟目标物体在场景中的配置情况，包括：
获取所述目标物体的三维数据和所述场景的三维数据；
根据所述目标物体的三维数据和所述场景的三维数据建立所述目标物体的三维模型和所述场景的三维模型；
将所述目标物体的三维模型的坐标系耦合到所述场景的三维模型的坐标系中；和
在所述场景的三维模型中配置所述目标物体的三维模型以模拟所述目标物体在所述场景中的配置情况。
本申请实施方式提供的三维场景模拟方法，将目标物体的三维模型的坐标系耦合到场景的三维模型的坐标系中，从而根据目标物体的三维模型在场景的三维模型中的配置情况，来模拟目标物体在场景中的配置情况，简单方便，清楚直观，有利于提高用户体验。
本申请的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实施方式的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本申请实施方式的三维场景模拟装置的模块示意图；
图2是本申请实施方式的三维场景模拟方法的流程示意图；
图3是本申请实施方式提供的一种设备胡结构示意图；
图4是本申请第一实施方式的三维场景模拟装置的模块示意图；
图5是本申请第一实施方式的三维场景模拟方法的流程示意图；
图6是本申请第一实施方式的三维场景模拟方法的流程示意图；
图7是本申请第一实施方式的三维场景模拟方法的流程示意图；
图8是本申请第一实施方式的三维场景模拟方法的流程示意图；
图9是本申请第一实施方式的三维场景模拟方法的流程示意图；
图10是本申请第二实施方式的三维场景模拟装置的模块示意图；
图11是本申请第二实施方式的三维场景模拟方法的流程示意图；
图12是本申请第二实施方式的三维场景模拟方法的流程示意图；
图13是本申请第二实施方式的三维场景模拟方法的流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
应该理解的是，此处所述的实施方式和/或方法在本质上是示例性的，不应视为对本申请技术方案的局限。此处所描述的实施方式或方法仅是本申请相关技术思想所涵盖的众多技术方案中的一种或多种，因此所描述的方法技术方案的各个步骤可以按照所标示的次序执行，可以按照其他次序执行，可以同时执行，或者在某些情况下被省略，上述的改动均应视为本申请所要求保护的技术方案所涵盖的范围。
本申请的实施方式提供了一种三维场景模拟装置10和三维场景模拟方法。
请参阅图1，本申请实施方式的三维场景模拟装置10，用于模拟目标物体在场景中的配置情况。所述三维场景模拟装置10包括信息获取模块12、建模模块14、耦合模块16和应用模块18。
所述信息获取模块12用于获取所要模拟的场景的三维数据以及在所述场景中进行配置的目标物体的三维数据。所述建模模块14用于根据场景的三维数据和目标物体的三维数据分别建立场景的三维模型和目标物体的三维模型。所述耦合模块16用于将目标物体的三维模型的坐标系耦合到场景的三维模型的坐标系中。所述应用模块18用于在场景的三维模型中配置目标物体的三维模型以模拟目标物体在场景中的配置情况。所述配置包括但不限于在场景的三维模型中移动和/或翻转目标物体，或者目标物体与场景中已有结构的相互作用及避让。
请参阅图2，本申请实施方式的三维场景模拟方法，用于模拟目标物体在场景中的配置情况，三维场景模拟方法包括如下步骤：
步骤S12：获取目标物体的三维数据和场景的三维数据；
步骤S14：根据目标物体的三维数据和场景的三维数据分别对应建立目标物体的三维模型和场景的三维模型；
步骤S16：将目标物体的三维模型的坐标系耦合到场景的三维模型的坐标系中；和
步骤S18：在场景的三维模型中配置目标物体的三维模型以模拟目标物体在场景中的配置情况。
请参阅图3，本申请还提供一种设备100，例如手机、笔记本电脑、平板电脑、触控交互屏、门、交通工具、机器人、自动数控机床等。所述设备100包括至少一个上述三维场景模拟装置10。所述设备用于根据该三维场景模拟装置的模拟效果来对应执行相应的功能。所述相应功能包括但不限于家居设计、机器人控制、模拟互动游戏等。
本申请实施方式的三维场景模拟装置10、设备100及三维场景模拟方法，将目标物体的三维模型的坐标系耦合到场景的三维模型的坐标系中，从而根据目标物体的三维模型在场景的三维模型中的配置需求，来模拟目标物体在场景中真实的配置情况，简单方便，清楚直观，有利于提高用户体验。
本申请的三维场景模拟装置10和三维场景模拟方法可以分为两个具体的实施例，接下来分别对两个实施例进行说明。需要指出的是，本领域技术人员根据本申请的两个实施例所作的变形，或替换方式，也在本申请的保护范围之内。
实施例一：
请参阅图4，本申请的第一实施方式提供了一种三维场景模拟装置10，用于实时模拟一目标物体在当前的场景的三维模型中的配置情况。在本实施方式中，当前的场景为家居场景，目标物体为需要放置在家居中的家具。
所述三维场景模拟装置10包括通过总线11连接的信息获取模块12、感测模组13、建模模块14、存储器15、耦合模块16、交互模块17及应用模块18。所述三维场景模拟装置10的各个模块/模组通过该总线11进行信号和数据的交互。所述信息获取模块12用于获取所要模拟的场景的三维数据及需要在所述场景中进行配置的目标物体的三维数据。在本申请的第一实施方式中，所述信息获取模块12用于获取家具的三维数据和家居的三维数据。
所述信息获取模块12可通过网络从商家的服务器获取目标物体的三维数据。例如：所述信息模块12还可以包括搜索单元122和下载单元124。所述搜索单元122根据预设的目标物体的尺寸数据从商家的网站上搜索出合乎要求的目标物体。所述下载单元124将选中的目标物体的三维数据下载保存在本地的存储器15内。
所述信息获取模块12还可以通过感测模组13直接感测所在场景或目标物体的三维数据。例如：所述信息获取模块12可以通过设置在手机等便携式终端上的三维相机拍摄所在的场景或面前的目标物体来获取对应的三维数据。
所述感测模组13包括三维相机。所述感测模组13用于处理三维相机的输出数据以获取目标物体的三维数据和/或场景的三维数据，并将目标物体的三维数据和/或场景的三维数据传输至信息获取模块12。如此，实现信息获取模块12对目标物体的三维数据和/或场景的三维数据的获取。
所述三维相机用于感测被摄物体的三维数据。所述三维相机的原理可以基于结构光、双目视觉或者飞行时间(Time Of Flight,TOF)，在此不做限定。可以理解的是，由于所述三维相机可以感测出被摄物体在空间中三维数据，根据所感测到的这些三维数据可以按照相同比例重新构建目标物体及场景的三维模型，模拟出目标物体在场景中的真实配置情况。
具体地，用户本人或设计好的机器人等设备可以握持所述三维相机按照预设的多个角度感测出所在场景或所见目标物体的完整的三维数据。或者，在需要被模拟的场景的多个预设的位置处，比如一个室内空间天花板的边角处，对应架设多个三维相机来感测场景的完整三维数据，所设置的三维相机数量不做具体限制。所述信息获取模组12对三维相机感测到的这些三维数据进行去噪、拼接、匹配和优化等处理后存储至所述存储器15备用。
可以理解的是，所述感测模组13还可以包括彩色相机，这样，可以通过彩色相机获取场景和目标物体的颜色信息。结合彩色相机获取的颜色信息和三维相机获取的三维数据构建出来的场景和目标物体的彩色三维模型，可以更加真实形象。
用户所述存储器15可以存储家居的三维数据和家具的三维数据，以使所述建模模块14在建立三维模型时可以从存储器15中读取需要的三维数据。所述存储器15可以是设置在本地终端设备上的存储介质，也可以是网络上的云端存储器。
所述建模模块14用于根据目标物体的三维数据和场景的三维数据分别建立目标物体的三维模型和场景的三维模型。所述三维数据包括但不限于三维坐标、激光反射强度、颜色信息的点云数据。所述建模模块14可以将点云数据进行预处理、分割、三角网格化和网格渲染等处理，从而完成三维模型的建立。例如，可以通过滤波去噪、数据精简和数据插补等方式进行点云数据的预处理。接着，对点云数据进行分割，从而将整个点云聚类为多个点云，每个点云对应独立的物体对象。然后，可以采用凸包或凹包算法对点云进行三角网格化，从而方便后续的网格渲染。在这样得到了点云的空间拓扑结构后，将纹理映射到网格中，使得物体更加逼真。
所述耦合模块16用于将目标物体的三维模型的坐标系通过坐标变换运算耦合到场景的三维模型的坐标系中，以便后续在场景的三维模型中模拟目标物体的配置情况。具体地，所述耦合模块16用于根据预设的坐标变换算法，比如：坐标平移矩阵和/或坐标旋转矩阵，将目标物体的三维模型在自身参考坐标系中的坐标数据转换成目标物体的三维模型在场景的参考坐标系中的坐标数据。
可以理解的是，所述目标物体三维模型在没有耦合到场景的三维模型之前的坐标系是以目标物体本身作为参照物所建立的坐标系。所述场景的三维模型的坐标系是以场景内的预设点为参照物所建立的坐标系。将所述目标物体的三维模型耦合到场景的三维模型中，就是把目标物体的三维模型的坐标数据转化为场景的三维模型的坐标数据，也即是说，要用场景的三维模型的坐标系来描述和度量目标物体的三维模型。
用户可以通过交互模块17发出将目标物体的三维模型的坐标系耦合到场景的三维模型的坐标系中的指令，以控制所述耦合模块16将目标物体的三维模型耦合到场景的三维模型中。所述交互模块17包括但不限于是鼠标、键盘和触摸屏。
具体地，在本实施方式中，用户可以先打开家居的三维模型，然后将家具的三维模型拖拽到家居的三维模型中；或者，用户可以先打开家具的三维模型，再将家居的三维模型拖拽到家具的三维模型中；或者，用户可以选定并一次性打开家具的三维模型和家居的三维模型。
当然，用户可以一次将多个家具的三维模型耦合到一个家居的三维模型；也可以一次将家具的三维模型耦合到多个家居的三维模型；还可以一次将多个家具的三维模型耦合到多个家居的三维模型。在此不对相互耦合的家具的三维模型和家居的三维模型的数量进行限定。
所述应用模块18用于在场景的三维模型中配置目标物体的三维模型以模拟目标物体在场景中的配置情况。在本申请的第一实施方式中，所述应用模块18用于在家居的三维模型中，配置家具的三维模型，从而模拟出家具在家居中的实际摆放效果，为家居设计提供参考。
在本申请的第一实施方式中，所述应用模块18包括干涉单元182、交互单元184和测算单元186。
所述干涉单元182用于根据预设的场景和目标物体的三维数据的空间属性判断目标物体的三维模型在与场景三维模型中的已有结构相互接触时发生的干涉情况。所述空间属性包括可穿过属性和不可穿过属性。所述干涉单元182感测到两个具有不可穿过属性的空间坐标群组被移动至相互接触时限制其相互进入各自的空间区域内部，仅沿相互之间的接触面移动。
可以理解的是，固体性质的目标物体和场景中的已有结构所对应的空间区域的属性为不可穿过属性，除此以外的其他空间区域的属性为可穿过属性。如此，使得目标物体三维模型在场景三维模型中的配置动作一样与真实情况保持一致。在现实场景中，所述目标物体不可能发生的动作，在场景的三维模型中也应当不能实现。
所述目标物体的三维数据的空间属性和场景的三维数据的空间属性可由用户根据实际情况预先设定，也可以由所述建模模块14根据所感测的三维数据判断出物体所占的空间区域后自动赋予属性，再由用户根据实际情况进行调整。
在一个应用场景中，在沿着与家居的三维模型的墙壁垂直的方向，将桌子的三维模型移动到紧贴家居的三维模型的墙壁后，桌子的三维模型无法再继续沿着与家居的三维模型的墙壁垂直的方向移动，因为在实际的场景中，桌子是无法穿过墙壁的。在这个场景中，两个具有不可穿过属性的空间坐标群组分别为桌子的三维模型和家居的三维模型的墙壁。
在另一个应用场景中，桌板的空间坐标被预设为不可穿过属性，而桌板上表面以上的空间坐标被预设为可穿过属性，笔筒的筒体的空间坐标被预设为不可穿过属性，而笔筒的筒腔的空间坐标被预设为可穿过属性，因此，可以在筒腔里放钢笔，但钢笔不能穿过筒体，可以把笔筒沿着桌板的上表面移动，但笔筒无法穿过桌板。请注意，示例中的“桌板”和“笔筒”都是指家居的三维模型中的家具的三维模型，而非现实场景中的桌板和笔筒。
除了可穿过属性和不可穿过属性之外，空间属性还可以包括弹性属性。可以理解，对于在现实的场景中可以发生形变的物体，可穿过属性和不可穿过属性并不足以描述其性质。具有弹性属性的空间区域可根据自身弹性大小在与不可穿过属性的物体接触时可发生预设程度的形变，使得不可穿过属性的物体可以在预设范围内进入原先弹性属性的空间内。
在一个场景中，可以将窗帘的三维模型的空间坐标预设为弹性属性，并根据窗帘形变的能力设定形变量，拉动窗帘的三维模型时，窗帘的三维模型在形变量的范围内被拉伸。
在另一个场景中，可以将海绵墙的三维模型的空间坐标预设为弹性属性，并根据海绵墙的形变能力设定形变量。当将桌子的三维模型沿着与海绵墙的三维模型的表面垂直的方向移动至与海绵墙的三维模型接触后沿原方向继续移动，所述海绵墙的三维模型会在形变量的范围内发生凹陷，在达到形变量的极限之后，如果再沿原方向继续移动，桌子的三维模型将不能继续移动，所述海绵墙的三维模型会保持形变量的极限状态下的形变。这样来模拟现实场景中海绵墙受到桌子的压力的影响发生的形变。
所述弹性属性的设置可以使得场景的三维模型中，家具与家具之间，以及家具与家居中的已有结构之间的相互作用被模拟得更加贴近现实。
所述干涉单元182判断出已发生干涉情况时提示用户注意。例如：所述干涉单元182以震动、语音播报或在发生干涉的地方高亮或闪烁显示等方式进行提醒。
所述交互单元184用于接收配置目标物体三维模型的信号，并根据信号在场景的三维模型中改变目标物体的三维模型的位置和形态。
如此，用户可以通过交互单元184在场景的三维模型中改变目标物体三维模型的位置和形态。具体地，用户可以通过交互模块17向三维场景模拟装置10输入配置信号，所述交互模块17包括但不限于鼠标、键盘及触摸屏。例如，用户可以在家居的三维模型中用手指在触控屏上拖拽或旋转家具三维模型，所述交互单元184根据所感测到的手指移动情况在家居三维模型中改变家具三维模型的位置和形态。
所述测算单元186用于测算场景三维模型及目标物体三维模型中多个标记之间的相对位置信息，比如：距离、角度、曲率等。所述标记包括但不限于坐标点、线条或图案。
如此，用户可以在场景的三维模型中将目标物体配置成理想状态后测算出目标物体或场景中已有结构为达成此理想状态需要改变的位置信息，从而方便用户对家具或家居进行修改和调整。类似地，用户可以通过交互模块17向三维场景模拟装置10选定测算坐标点，在选好测算坐标点后，用户可以通过点击完成按钮以使所述测算单元186开始测算。
例如，用户可以一次选定两个测算坐标点，所述交互单元184在获取了这两个测算坐标点后，将这两个测算坐标点的坐标值发送给测算单元186。所述测算模块186根据这两个测算坐标点的坐标值计算这两个测算坐标点的距离。或者，用户也可以一次选定多个测算坐标点，所述交互单元184在获取了多个测算坐标点后将这多个测算坐标点的坐标值发送给测算单元186。所述测算模块186根据这多个测算坐标点的坐标值，计算这多个测算坐标点中每两个测算坐标点的距离或者相互两点连线之间的角度。用户还可以通过交互模块17在目标物体和/或场景的三维模型中设置线条来测算夹角等位置信息。
所述测算模块186可以将测算出的位置信息在相关的三维模型中显示出来以供用户参考。
请注意，因获取的是目标物体和场景真实的三维数据，所述测算模块186测算出的目标物体和/或场景的三维模型中相关标记的位置信息均为目标物体和/或场景中的真实尺寸。
用户在看到测算出来的距离值后，可以向三维场景模拟装置10输入调整数据，以观察调整后的家具的三维模型在家居的三维模型中的摆放情况。所述交互单元184用于获取目标物体的三维模型的调整数据并根据调整数据在场景的三维模型中调整目标物体的三维模型。
这样，用户可以根据调整后的家具的三维模型在家居的三维模型中的摆放情况来决定是否再次调整，或者保存调整数据。如果用户觉得调整后的家具的三维模型在家居的三维模型中的摆放不合心意，可以用类似的方式继续调整家具的三维模型，直到摆放合乎心意。当用户觉得调整后的家具的三维模型在家居的三维模型中的摆放合乎心意时，可以通过保存按钮将调整数据保存到存储器15，还可以一键将调整数据发送给家具的卖家，以使家具的卖家根据调整数据调整家具的尺寸。当然，如果用户对家具的三维模型进行了多次调整，所述交互单元184可以将每一次调整的调整数据都发送到存储器15，这样用户在调整了多次后，还可以重现之前的某次调整。
本申请第一实施方式的三维场景模拟装置10可以应用三维场景模拟方法。需要说明的是，上述对三维场景模拟装置10的实施方式和有益效果的解释说明，也适用于本实施方式的三维场景方法，为避免冗余，在此不再详细展开。
请参阅图1，本申请第一实施方式提供的一种三维场景模拟方法，用于实时模拟一目标物在当前环境的三维模型中的配置情况。在本实施方式中，当前环境为家居场景，目标物体为需要放置在家居中的家具。三维场景模拟方法包括：
步骤S12：获取目标物体的三维数据和场景的三维数据；
步骤S14：根据目标物体的三维数据和场景的三维数据建立目标物体的三维模型和场景的三维模型；
步骤S16：将目标物体的三维模型的坐标系耦合到场景的三维模型的坐标系中；和
步骤S18：在场景的三维模型中配置目标物体的三维模型以模拟目标物体在场景中的配置情况。
本申请实施方式的三维场景模拟方法，将目标物体的三维模型的坐标系耦合到场景的三维模型的坐标系中，从而根据目标物体的三维模型在场景的三维模型中的配置情况，来模拟目标物体在场景中的配置情况，简单方便，清楚直观，有利于提高用户体验。
请参阅图5，步骤S18进一步包括：
步骤S181：根据预设的场景和目标物体的三维数据的空间属性判断目标物体的三维模型在场景的三维模型中配置时的相互干涉情况。
所述空间属性包括可穿过属性和不可穿过属性。在感测到两个具有不可穿过属性的空间坐标群组被移动至相互接触时限制其相互进入各自的空间区域内部。
请参阅图6，步骤S18进一步包括：
步骤S182：当所述目标物体的三维模型与场景的三维模型中同为不可穿过属性的空间坐标接触时，提示所述目标物体的三维模型与场景的三维模型发生干涉。
所述提示包括但不限于以震动、语音播报或在发生干涉的地方高亮或闪烁显示等方式进行提醒。
请参阅图7，步骤S18进一步包括：
步骤S183：接收配置目标物体三维模型的信号，并根据信号在场景的三维模型中改变目标物体的三维模型的位置和形态。
请参阅图8，步骤S18进一步包括：
步骤S184：获取目标物体和/或场景的三维模型中的多个用于测算的标记。所述标记包括但不限于坐标点、线条或图案；和
步骤S185：测算目标物体和/或场景的三维模型中所述标记之间的相关位置信息。所述位置信息包括但不限于标记之间的比如：距离、角度、曲率等。
请参阅图9，步骤S18进一步包括：
步骤S186：获取目标物体的三维模型的测算；和
步骤S187：根据调整数据在场景的三维模型中调整目标物体的三维模型。
实施例二：
请参阅图10，本申请第二实施方式提供了一种三维场景模拟装置10，用于实时模拟一目标物体在当前环境的三维模型中的配置情况。在本实施方式中，当前环境为家居场景，目标物体为需要在家居中运动的机器人。
所述机器人包括但不限于扫地机器人，拖地机器人和窗户清洁机器人。
与本申请的第一实施方式类似，本申请的第二实施方式中，所述三维场景模拟装置10包括通过总线11连接的信息获取模块12、感测模组13、建模模块14、存储器15、耦合模块16、交互模块17和应用模块18。所述信息获取模块12用于获取目标物体的三维数据和场景的三维数据。所述建模模块14用于根据目标物体的三维数据和场景的三维数据分别建立目标物体的三维模型和场景的三维模型。所述耦合模块16用于将目标物体的三维模型的坐标系耦合到场景的三维模型的坐标系中。所述应用模块18用于在场景的三维模型中配置目标物体的三维模型以模拟目标物体在场景中的配置情况。
与本申请的第一实施方式类似，本申请的第二实施方式中，所述应用模块18包括干涉单元182、交互单元184和测算单元186。不过，本申请的第二实施方式中，所述应用模块18还包括控制单元188。
为避免冗余，第二实施方式中与第一实施方式相同或类似的部分不再赘述。
关于目标物体的三维数据，也即是本申请的第二实施方式中的机器人的三维数据，可以通过与上述获取家居的三维数据类似的方式获取；或者，用户在购买机器人的官方网站上自行下载；或者，机器人的存储器中，本身保存有该机器人的三维数据，三维场景模拟装置10可以向机器人发送请求指令，以使机器人将其三维数据发送给三维场景模拟装置10。当然，用户也可以手持包括有三维相机的移动设备，从多个角度对家务机器人进行拍照或者摄像，从而获得该机器人的三维数据。
所述控制单元188用于根据场景的三维模型，规划出目标物体的行进路线。
如此，用户可以通过控制单元188在家居的三维模型中规划机器人的三维模型的行进路线，来实现规划机器人在现实的家居场景中的行进路线。
请注意，所述控制单元188对于行进路线的规划，可以是自动规划，也可以是基于用户的指令进行规划。当控制单元188自动地对行进路线进行规划时，所述控制单元188根据机器人的三维模型和家居的三维模型的空间属性判断机器人三维模型在家居三维模型中能够行进的路线，再结合机器人需要完成的任务给出多条行进路线，以供用户选择。
当所述控制单元188基于用户的指令对行进路线进行规划时，与本申请的第一实施方式类似，用户可以用类似于在家居的三维模型中移动家具的三维模型的方式，在家居的三维模型中移动家务机器人的三维模型。在移动完成后，所述控制单元188可以将移动路线发送到存储器15保存。
另外，无论控制单元188对于行进路线的规划是自动规划，还是基于用户的指令进行规划，在规划出行进路线后，用户都可以对行进路线进行个性化的调整。用户可以通过交互模块17输入调整数据，然后控制单元188根据调整数据重新规划行进路线。
所述目标物体上还可以包括运动装置22和感测装置24。
所述运动装置22用于驱动目标物体进行运动。
所述控制单元188用于根据预先规划的目标物体的行进路线控制运动装置22驱动目标物体在场景中运动。
如此，用户可以通过控制单元188控制目标物体的移动。具体地，所述运动装置22可以通过蓝牙、WI-FI(Wireless-Fidelity，无线网)等方式与控制单元188通信。所述控制单元188可以将设计好的行进路线通过上述方式发送给运动装置22。所述运动装置22在接收到控制单元188发出的移动指令时，可以控制机器人按照行进路线在现实的家居场景中运动。
所述感测装置24包括但不限于三维相机、超声波测距传感器、陀螺仪和红外探测器等。所述三维相机可以设置在机器人的顶部，且可以旋转以捕捉机器人周围的环境图像。所述陀螺仪用于感测目标物体的运动状态。所述超声波测距传感器和红外探测器用于在行进的过程中感测障碍物的位置、距离、尺寸等空间参数，以为目标物体在行进过程中避障提供参考。
在实际行进情况与所规划路线往往会出现差异，因此所述控制单元188还用于根据感测装置24所感测到的目标物体的运动状态和行进路线前方的障碍物情况来控制目标物体进行避障。
在所述目标物体避开障碍物后，所述控制单元188再根据感测到的目标物体的当前位置通过参考路径长远和任务完成情况等因素判断是将目标物体引导回原先规划路线还是选择更优的其他规划路线。
本申请第二实施方式的三维场景模拟装置10可以应用三维场景模拟方法。需要说明的是，上述对三维场景模拟装置10的实施方式和有益效果的解释说明，也适用于本实施方式的三维场景方法，为避免冗余，在此不再详细展开。
请参阅图1，本申请第一实施方式提供的一种三维场景模拟方法，用于实时模拟一目标物在当前环境的三维模型中的配置情况。在本实施方式中，当前环境为家居场景，目标物体为需要在家居中移动的机器人。三维场景模拟方法包括：
步骤S12：获取目标物体的三维数据和场景的三维数据；
步骤S14：根据目标物体的三维数据和场景的三维数据建立目标物体的三维模型和场景的三维模型；
步骤S16：将目标物体的三维模型的坐标系耦合到场景的三维模型的坐标系中；和
步骤S18：在场景的三维模型中配置目标物体的三维模型以模拟目标物体在场景中的配置情况。
本申请实施方式的三维场景模拟方法，将目标物体的三维模型的坐标系耦合到场景的三维模型的坐标系中，从而根据目标物体的三维模型在场景的三维模型中的配置情况，来模拟目标物体在场景中的配置情况，简单方便，清楚直观，有利于提高用户体验。
请参阅图11，步骤S18包括：
步骤S188：根据目标物体的三维模型、场景的三维模型以及目标物体需要完成的任务，规划出目标物体在场景中的行进路线。
请参阅图12，目标物体包括运动装置22，步骤S18包括：
步骤S189：根据预先规划的目标物体的行进路线控制运动装置22驱动目标物体在场景中运动。
请参阅图13，目标物体还包括感测装置24，步骤S18包括：
步骤S18a：获取感测装置24感测到的目标物体运动状态及行进路径中遇到的障碍物体的空间参数。
所述空间参数包括但不限于障碍物在场景中的位置、与目标物体的距离、自身的三维数据等；
步骤S18b：根据所感测到的目标物体的运动状态和障碍物的空间参数来控制目标物体避开障碍物；及
步骤S18c：根据感测到的目标物体的当前位置并参考路径长短和任务完成情况判断是将目标物体引导回原先规划路线还是选择更优的其他规划路线。
需要说明的是，本申请实施方式可以只满足上述其中一个实施方式或同时满足上述多个实施方式，也就是说，上述一个或多个实施方式组合而成的实施方式也属于本申请实施方式的保护范围。
在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理模块的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本申请的实施方式的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (11)
1.一种三维场景模拟方法，用于模拟目标物体在场景中的配置情况，其特征在于，所述三维场景模拟方法包括如下步骤：
获取所述目标物体的三维数据和所述场景的三维数据；
根据所述目标物体的三维数据和所述场景的三维数据建立所述目标物体的三维模型和所述场景的三维模型；
将所述目标物体的三维模型的坐标系耦合到所述场景的三维模型的坐标系中；及
在所述场景的三维模型中配置所述目标物体的三维模型以模拟所述目标物体在所述场景中的配置情况。
2.如权利要求1所述的三维场景模拟方法，其特征在于，获取所述目标物体的三维数据和所述场景的三维数据，包括：
处理三维相机的输出数据以获取所述目标物体的三维数据和/或所述场景的三维数据。
3.如权利要求1所述的三维场景模拟方法，其特征在于，将所述目标物体的三维模型的坐标系耦合到所述场景的三维模型的坐标系中，包括：
根据预设的坐标变换算法将所述目标物体的三维模型在自身参考坐标系中的坐标数据转换成所述目标物体的三维模型在所述场景的参考坐标系中的坐标数据。
4.如权利要求1所述的三维场景模拟方法，其特征在于，在所述场景的三维模型中配置所述目标物体的三维模型以模拟所述目标物体在所述场景中的配置情况，包括：
根据预设的所述场景和所述目标物体的三维数据的空间属性决定所述目标物体的三维模型在所述场景的三维模型中移动时的相互干涉情况，所述空间属性包括可穿过属性和不可穿过属性，在感测到两个具有不可穿过属性的空间坐标群组被移动至相互接触时限制其相互进入各自的空间区域内部。
5.如权利要求4所述的三维场景模拟方法，其特征在于，在所述场景的三维模型中配置所述目标物体的三维模型以模拟所述目标物体在所述场景中的配置情况，包括：
当所述目标物体的三维模型与所述场景的三维模型中同为所述不可穿过属性的空间坐标接触时，提示所述目标物体的三维模型与所述场景的三维模型发生干涉。
6.如权利要求1所述的三维场景模拟方法，其特征在于，在所述场景的三维模型中配置所述目标物体的三维模型以模拟所述目标物体在所述场景中的配置情况，包括：
接收配置所述目标物体的三维模型的信号，并根据所述信号在所述场景的三维模型中改变所述目标物体的三维模型的位置和形态。
7.如权利要求6所述的三维场景模拟方法，其特征在于，在所述场景的三维模型中配置所述目标物体的三维模型以模拟所述目标物体在所述场景中的配置情况，包括：
获取所述目标物体和/或所述场景的三维模型中的多个用于测算的标记；和
测算所述目标物体和/或所述场景的三维模型中所述标记之间的相关位置信息。
8.如权利要求7所述的三维场景模拟方法，其特征在于，在所述场景的三维模型中配置所述目标物体的三维模型以模拟所述目标物体在所述场景中的配置情况，包括：
获取测算出的所述标记的相关位置信息；和
根据所述测算出的标记的相关位置信息在所述场景的三维模型中调整所述目标物体的三维模型。
9.如权利要求1所述的三维场景模拟方法，其特征在于，在所述场景的三维模型中配置所述目标物体的三维模型以模拟所述目标物体在所述场景中的配置情况，包括：
根据所述目标物体三维模型、所述场景的三维模型及所述目标物体预设的任务情况，规划出所述目标物体在场景中的行进路线。
10.如权利要求9所述的三维场景模拟方法，其特征在于，所述目标物体包括运动装置，在所述场景的三维模型中配置所述目标物体的三维模型以模拟所述目标物体在所述场景中的配置情况，包括：
根据预先规划的所述目标物体在所述场景中的行进路线控制所述运动装置驱动所述目标物体在所述场景中运动。
11.如权利要求9所述的三维场景模拟方法，其特征在于，所述目标物体包括感测装置，所述感测装置用于感测所述目标物体的运动状态和行进路线前方的障碍物情况，在所述场景的三维模型中配置所述目标物体的三维模型以模拟所述目标物体在所述场景中的配置情况，包括：
获取所述感测装置感测目标物体的运动状态和行进路线前方的障碍物情况；
根据目标物体的运动状态和行进路线前方的障碍物情况控制所述目标物体避开障碍物；
在所述目标物体避开所述障碍物后，所述控制单元根据感测到的所述目标物体的当前位置通过参考路径长远和任务完成情况判断是将所述目标物体引导回原先规划路线还是选择更优的其他规划路线。
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