CN109099902A - 一种基于Unity 3D的虚拟现实全景导航系统 - Google Patents
一种基于Unity 3D的虚拟现实全景导航系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种基于Unity 3D的虚拟现实全景导航系统，包括：全景图像采集模块，其用于实现对虚拟场景全局景观以俯瞰方式进行图像采集，同时滤除与导航需求无关的信息；导航地图制作模块，其用于将全景图像采集模块中采集的图像信息制作成全景导航地图，利用Unity 3D的UI系统，在全局地图的基础上设置多级地图标签栏、区域标识信息及导航位置控制点；交互方式设置模块，其用于设置全景导航地图的调出和隐藏、地图显示位置与跟随、导航位置控制点的选中和触发及导航位置坐标设置；位置信息处理模块，其用于获取用户在虚拟场景中的实时位置信息、全景导航地图中的导航位置控制点的位置信息；以及VR硬件模块，用于完成人在虚拟场景中的位置定位及交互动作。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟现实技术领域，特别涉及一种基于Unity 3D的虚拟现实全景导航系统。
背景技术
虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术在军事航天、室内设计、医疗教育、娱乐游戏、城市规划、文物保护等众多领域的应用已逐步趋于成熟，Unity 3D引擎是目前VR项目开发的主流平台之一，通用性较强。
然而，在Unity3D开发的VR项目体验中，用户沉浸于虚拟场景，往往视角会受到周围物体的遮挡无法获得虚拟场景的总体布局信息；对于大场景或多区域情况，用户从自身位置移动到目标位置，需要操作较长时间。针对上述问题，VR项目设计中通常会设置一种全局视角，通过引入虚拟飞行器将用户位置升至高空，借助俯瞰视角获取虚拟场景的全局信息，再下落至用户的需求位置。该方法的劣势在于，用户只能在空中看到全局外观，对于多层建筑物而言，内部的、细节的信息则无法获取，也无法解决位置快速移动的问题。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于Unity 3D的虚拟现实全景导航系统，从而克服现有技术的VR项目设计中内部的、细节的信息则无法获取，无法解决位置快速移动的问题缺点。
本发明提供了一种基于Unity 3D的虚拟现实全景导航系统，包括：全景图像采集模块，其用于实现对虚拟场景全局景观以俯瞰方式进行图像采集，同时滤除与导航需求无关的信息；导航地图制作模块，其用于将全景图像采集模块中采集的图像信息制作成全景导航地图，利用Unity 3D的UI系统，在全局地图的基础上设置多级地图标签栏、区域标识信息以及导航位置控制点；交互方式设置模块，其用于设置全景导航地图的调出和隐藏、地图显示位置与跟随、导航位置控制点的选中和触发以及导航位置坐标设置；位置信息处理模块，其用于获取用户在虚拟场景中的实时位置信息、全景导航地图中的导航位置控制点的位置信息；以及VR硬件模块，其用于完成人在虚拟场景中的位置定位以及交互动作。
优选地，上述技术方案中，全景图像采集模块还用于执行以下操作：设置三维模型层；设置图像采集相机参数；以及存储图像分级。
优选地，上述技术方案中，导航地图制作模块还用于执行以下操作：UI设计；对全景图像采集模块中采集的图像信息进行读取；对全景导航地图进行多级地图标签栏设置；对全景导航地图进行区域标识；对全景导航地图进行导航位置控制点设置；以及对控制点设置Button组件。
优选地，上述技术方案中，UI设计包括对UI界面字体、字号、颜色、透明度、图像大小、图像分辨率的设置。
优选地，上述技术方案中，交互功能设置模块还用于执行以下操作：针对交互功能通过C#语言完成程序开发；将程序代码保存于VR项目资源文件夹中；以及对虚拟场景中的VR摄像机、VR手柄控制器添加Component组件。
优选地，上述技术方案中，全景导航地图的调出和隐藏由如下操作实现：通过VR手柄控制器的1号键，实现全景导航地图的调出；再次按下1号键，实现全景导航地图的隐藏；地图显示位置与跟随由如下操作实现：将全景导航地图呈现在用户面前，其中，地图中心位置与用户视线中心位置一致，并随用户的视线的移动而移动。
优选地，上述技术方案中，导航位置控制点的选中和触发由如下操作实现：通过按下VR手柄控制器2号键，在虚拟场景中从VR手柄控制器中发射出一道激光，将激光指向导航位置控制点按钮，实现导航位置控制点的选中；同时扣动VR手柄控制器3号键，完成触发，其中，VR手柄控制器用于实现用户与虚拟场景的交互。
优选地，上述技术方案中，导航位置坐标设置包括：将导航位置控制点按钮与场景中的位置坐标进行关联，以及在触发时完成用户坐标的变更。
优选地，上述技术方案中，位置信息处理模块还用于：在触发导航位置控制点按钮后，将用户瞬移至新的坐标位置，并更新用户位置信息。
优选地，上述技术方案中，VR硬件模块包括VR头戴式显示器、VR手柄控制器、空间定位的红外发射装置，其中，头戴式显示器用于用户在虚拟场景中的定位以及360°观看虚拟场景，红外发射装置用于定位用户的位置信息。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的基于Unity 3D的虚拟现实全景导航系统，提供的全景导航地图，与在虚拟场景中空中俯瞰的模式相比，可以为用户呈现建筑物内部的布局和细节，甚至可以将导航地图按楼层分类，为多层建筑物的内部全景导航提供了可行途径。本发明的基于Unity 3D的虚拟现实全景导航系统，在全景导航地图上设置导航位置控制点，用户通过手柄控制器触发相应位置，可以实现自身位置的瞬移，该功能为用户体验多区域复杂虚拟场景提供了一种便捷的自主位置移动模式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是根据本发明的实施例的VR手柄控制器的结构示意图；
图2是根据本发明的实施例的基于Unity 3D的虚拟现实全景导航系统的方框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1是根据本发明的实施例的VR手柄控制器的结构示意图。如图所示，本申请的VR手柄控制器包括1号键101、2号键102以及3号键103。
图2是根据本发明的实施例的基于Unity 3D的虚拟现实全景导航系统的方框图，如图所示，基于Unity 3D的虚拟现实全景导航系统201包括：全景图像采集模块202、导航地图制作模块203、交互方式设置模块204、位置信息处理模块205以及VR硬件模块206。
其中，全景图像采集模块202用于实现对虚拟场景全局景观以俯瞰方式进行图像采集，同时滤除与导航需求无关的信息。
导航地图制作模块203用于将全景图像采集模块中采集的图像信息制作成全景导航地图，利用Unity 3D的UI系统，在全局地图的基础上设置多级地图标签栏、区域标识信息以及导航位置控制点。
交互方式设置模块204用于设置全景导航地图的调出和隐藏、地图显示位置与跟随、导航位置控制点的选中和触发以及导航位置坐标设置。
位置信息处理模块205用于获取用户在虚拟场景中的实时位置信息、全景导航地图中的导航位置控制点的位置信息。
VR硬件模块206用于完成人在虚拟场景中的位置定位以及交互动作。
在优选的技术方案中，全景图像采集模块的功能进一步包括将虚拟场景中的实体模型设置Layer，对俯瞰摄像机设置Culling Mask，在图像采集时达到筛选关键目标成像的作用。全景图像采集模块的功能进一步包括对虚拟场景中的实体模型按层高进行分类，实现多级地图图像采集，便于导航地图制作模块调用。
在优选的技术方案中，导航地图制作模块还用于执行以下操作：UI设计；对全景图像采集模块中采集的图像信息进行读取；设置图像图形大小；对全景导航地图进行多级地图标签栏设置；对全景导航地图进行区域标识；对全景导航地图进行导航位置控制点设置；以及对控制点设置Button组件。
在优选的技术方案中，UI设计包括对UI界面字体、字号、颜色、透明度、图像大小、图像分辨率的设置。
在优选的技术方案中，交互功能设置模块还用于执行以下操作：针对交互功能通过C#语言完成程序开发；将程序代码保存于VR项目资源文件夹中；以及对虚拟场景中的VR摄像机、VR手柄控制器添加Component组件。交互功能设置模块的功能进一步包括导航位置坐标设置，将导航位置控制点在全景地图上的位置信息与其在虚拟场景中对应的世界坐标相关联，实现用户位置以控制点点选方式移动。
在优选的技术方案中，全景导航地图的调出和隐藏由如下操作实现：通过VR手柄控制器的1号键，实现全景导航地图的调出；再次按下1号键，实现全景导航地图的隐藏；地图显示位置与跟随由如下操作实现：将全景导航地图呈现在用户面前，其中，地图中心位置与用户视线中心位置一致，并随用户的视线的移动而移动。
在优选的技术方案中，导航位置控制点的选中和触发由如下操作实现：通过按下VR手柄控制器2号键，在虚拟场景中从VR手柄控制器中发射出一道激光，将激光指向导航位置控制点按钮，实现导航位置控制点的选中；同时扣动VR手柄控制器3号键，完成触发，其中，VR手柄控制器用于实现用户与虚拟场景的交互。
在优选的技术方案中，导航位置坐标设置包括：将导航位置控制点按钮与场景中的位置坐标进行关联，以及在触发时完成用户坐标的变更。
在优选的技术方案中，位置信息处理模块还用于：在触发导航位置控制点按钮后，将用户瞬移至新的坐标位置，并更新用户位置信息。
在优选的技术方案中，VR硬件模块包括VR头戴式显示器、VR手柄控制器、空间定位的红外发射装置，其中，头戴式显示器用于用户在虚拟场景中的定位以及360°观看虚拟场景，红外发射装置用于定位用户的位置信息。
本发明的基于Unity 3D的虚拟现实全景导航系统的工作流程步骤为：对虚拟场景中的三维模型进行Layer 设置，通过俯瞰摄像机设置中的Culling Mask过滤目标模型，完成全景图像采集，并在必要的情况下，如多层建筑物内部全景图像采集时，对全景图像进行多级分类，存储于VR项目资源库；通过Unity3D软件中的UI组件完成导航地图制作，在调研全景图像的基础上，为多级全景图像添加标签栏，为全景地图划分区域、标注区域信息，为全景地图添加导航位置控制点，为标签栏和控制点添加Button组件，实现选择和触发的功能；为VR手柄控制器添加控制程序，通过点击手柄控制器1号键，实现全景地图的调出，再次点击手柄控制器1号键完成全景地图隐藏，通过点击手柄控制器2号键，发射激光射线，同时扣动3号键，实现对多级地图标签栏和导航位置控制点的触发；为VR头戴式显示器添加控制程序，实现全景地图与用户视线的跟随，实现全景地图显示位置位于用户视线前方1.5m处，实现用户位置坐标在触发导航位置控制点后移动至控制点关联的新坐标位置；为全景地图中的导航位置控制点添加控制程序，将控制点与虚拟场景中对应的位置坐标关联，实现触发后用户位置的瞬移，位置信息处理模块实现系统后台对用户位置信息的处理及更新；将VR硬件接入全景导航系统，用户即可在虚拟场景中体验全景地图导航功能。
本发明的虚拟现实全景导航系统提供的全景导航地图，与在虚拟场景中空中俯瞰的模式相比，可以为用户呈现建筑物内部的布局和细节，甚至可以将导航地图按楼层分类，为多层建筑物的内部全景导航提供了可行途径。同时，在全景导航地图上设置导航位置控制点，用户通过手柄控制器触发相应位置，可以实现自身位置的瞬移，该功能为用户体验多区域复杂虚拟场景提供了一种便捷的自主位置移动模式。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于Unity 3D的虚拟现实全景导航系统，其特征在于，所述虚拟现实全景导航系统包括：
全景图像采集模块，其用于实现对虚拟场景全局景观以俯瞰方式进行图像采集，同时滤除与导航需求无关的信息；
导航地图制作模块，其用于将全景图像采集模块中采集的图像信息制作成全景导航地图，利用Unity 3D的UI系统，在全局地图的基础上设置多级地图标签栏、区域标识信息以及导航位置控制点；
交互方式设置模块，其用于设置全景导航地图的调出和隐藏、地图显示位置与跟随、导航位置控制点的选中和触发以及导航位置坐标设置；
位置信息处理模块，其用于获取用户在虚拟场景中的实时位置信息、全景导航地图中的导航位置控制点的位置信息；以及
VR硬件模块，其用于完成人在虚拟场景中的位置定位以及交互动作。
2.如权利要求1所述的虚拟现实全景导航系统，其特征在于，所述全景图像采集模块还用于执行以下操作：
设置三维模型层；
设置图像采集相机参数；以及
存储图像分级。
3.如权利要求1所述的虚拟现实全景导航系统，其特征在于，所述导航地图制作模块还用于执行以下操作：
UI设计；
对全景图像采集模块中采集的图像信息进行读取；
对全景导航地图进行多级地图标签栏设置；
对全景导航地图进行区域标识；
对全景导航地图进行导航位置控制点设置；以及
对控制点设置Button组件。
4.如权利要求3所述的虚拟现实全景导航系统，其特征在于，所述UI设计包括对UI界面字体、字号、颜色、透明度、图像大小、图像分辨率的设置。
5.如权利要求1所述的虚拟现实全景导航系统，其特征在于，所述交互功能设置模块还用于执行以下操作：
针对交互功能通过C#语言完成程序开发；
将程序代码保存于VR项目资源文件夹中；以及
对虚拟场景中的VR摄像机、VR手柄控制器添加Component组件。
6.如权利要求1所述的虚拟现实全景导航系统，其特征在于，全景导航地图的调出和隐藏由如下操作实现：
通过VR手柄控制器的1号键，实现全景导航地图的调出；
再次按下1号键，实现全景导航地图的隐藏；
地图显示位置与跟随由如下操作实现：
将全景导航地图呈现在用户面前，其中，地图中心位置与用户视线中心位置一致，并随用户的视线的移动而移动。
7.如权利要求1所述的虚拟现实全景导航系统，其特征在于，导航位置控制点的选中和触发由如下操作实现：
通过按下VR手柄控制器2号键，在虚拟场景中从VR手柄控制器中发射出一道激光，将激光指向导航位置控制点按钮，实现导航位置控制点的选中；
同时扣动VR手柄控制器3号键，完成触发，其中，所述VR手柄控制器用于实现用户与虚拟场景的交互。
8.如权利要求7所述的虚拟现实全景导航系统，其特征在于，导航位置坐标设置包括：将导航位置控制点按钮与场景中的位置坐标进行关联，以及在触发时完成用户坐标的变更。
9.如权利要求8所述的虚拟现实全景导航系统，其特征在于，位置信息处理模块还用于：在触发导航位置控制点按钮后，将用户瞬移至新的坐标位置，并更新用户位置信息。
10.如权利要求1所述的虚拟现实全景导航系统，其特征在于，VR硬件模块包括VR头戴式显示器、VR手柄控制器、空间定位的红外发射装置，其中，头戴式显示器用于用户在虚拟场景中的定位以及360°观看虚拟场景，红外发射装置用于定位用户的位置信息。
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