CN109388231A - 基于标准模型实现vr物体或场景交互操控的系统及方法 - Google Patents

基于标准模型实现vr物体或场景交互操控的系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于标准模型实现VR物体或场景交互操控的系统及方法，包括交互操控组件服务器、标准3D模型库服务器、标准3D模型与交互操控组件匹配服务器、3D物体和场景服务器、3D物体和场景与标准3D模型匹配服务器以及客户端。本发明解决了虚拟现实中3D物体或场景交互操控开发技术难度大、效率低、成本高等问题。

Description

基于标准模型实现VR物体或场景交互操控的系统及方法
技术领域
本发明涉及虚拟现实技术领域，特别是指一种基于标准模型实现VR物体或场景交互操控的系统及方法。
背景技术
通过虚拟现实技术的应用，实现全方位的物体3D展示并实现对物体进行交互操作是当前电子商务、教育、企业宣传等多领域发展的一个重要方向。
对于电子商务平台，将商品以3D图片、3D动画、3D视频等形式在显示终端上立体展现商品的外观、内部结构、应用场景，并通过交互操控实现对虚拟物品进行如多角度显示、缩放、移动、虚拟操控等操作，能够对产品进行更全面认识。同样，在教育等其他领域也是一样。
目前，虚拟现实技术在游戏娱乐应用领域发展迅速，但在电子商务、教育等其他应用领域发展缓慢，其中一个重大原因就在于3D虚拟物体与场景交互操控开发技术性强，需要成立专业团队，成本高，周期长，中小企业一般难以承受。而且，目前虚拟现实各应用领域，特别是基于多商品或多内容提供方的虚拟现实公共平台，如电子商务、教育等，没有一套统一的交互操控开发标准接口，造成内容提供方需要对每一个商品或物体进行单独的交互操控开发，技术难度大，成本高，周期长，即使内容提供方应用产品开发上线，但由于每一产品交互操控方式在同一平台不一定统一，用户操控使用学习成本高，体验性不好，大大降低操控者对虚拟现实电子商务等平台的粘合力。因此降低虚拟现实交互操控开发难度、统一规范平台交互操控方式、减少开发周期，是虚拟现实公开平台发展过程中亟需解决的重要问题。
发明内容
本发明提出一种基于标准模型实现VR物体或场景交互操控的系统及方法，解决了虚拟现实中3D物体或场景交互操控开发技术难度大、效率低、成本高等问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于标准模型实现VR物体或场景交互操控的系统，包括交互操控组件服务器、标准3D模型库服务器、标准3D模型与交互操控组件匹配服务器、3D物体和场景服务器、3D物体和场景与标准3D模型匹配服务器以及客户端；
所述交互操控组件服务器用于提供一套对标准3D模型进行标准化操控的组件，标准化操控包括但不限于多角度显示、缩放、移动和虚拟操控；
所述标准3D模型库服务器用于存储、管理基于虚拟现实环境中的标准3D模型；所述标准3D模型是基于3D物体和场景的不同特征与交互需求，按类型设计的一套具有相应操控节点的标准3D模型；
所述标准3D模型与交互操控组件匹配服务器用于各标准3D模型与交互操控组件的匹配，并实现对标准3D模型的各种交互操控功能，以用于实现客户端命令的信息反馈与交互；
所述3D物体和场景服务器用于存储、管理虚拟现实3D物体和场景模型；所述3D物体和场景是指虚拟现实生活中的实体和场景的三维模型、图片、动画或视频；
所述3D物体和场景与标准3D模型匹配服务器：内容提供方在设置3D物体、场景信息时，在标准3D模型库中选择绑定或替换对应的标准3D模型，这样标准3D模型相关交互操控组件便可应用于该3D物体或场景；
所述客户端包括虚拟现实设备与显示设备，用于供操控者通过客户端实现3D物体和场景漫游与交互操控。
进一步的，所述虚拟现实设备包括限于VR眼镜、虚拟现实相关感应器、控制器和摄像头。
进一步的，所述显示设备包括但不限于计算机、电视、移动终端、头显和投影设备。
一种基于标准模型实现VR物体或场景交互操控的方法，具体包括以下步骤：
(1)上传与存储所有的3D物体和场景；内容提供方将3D物体和场景上传并存储于3D物体和场景服务器；
(2)开发标准3D模型，将标准3D模型存储至标准3D模型库；
(201)基于3D物体和场景的不同特征与交互需求，按类型设计开发一套具有相应操控节点的标准3D模型；
(202)对每一标准3D模型按类型特征需求规划交互方式，并规划设置交互操控节点；
(3)3D物体和场景与标准3D模型进行匹配；内容提供方在设置3D物体和场景信息时，在标准3D模型库中选择对应的标准3D模型，将3D物体和场景进行绑定或替换而依附于该标准3D模型，并形成一个组合体；
(4)开发交互操控组件，并存储于交互操控组件服务器，通过交互操控组件对标准3D模型及节点的交互操控实现对绑定依附或替代的标准3D模型的物体和场景连带进行交互操控；
(5)实现标准3D模型与交互操控组件的匹配；
(6)操控者通过客户端加载的组合体进行所需3D物体和场景漫游与交互操控。
进一步的，步骤(6)具体包括以下步骤：
(601)：客户端向3D物体和场景服务器发送申请，请求动态加载对应3D物体和场景，并同步向标准3D模型库发出加载申请，客户端形成3D物体和场景与标准3D模型的组合体；
(602)：操控者对通过虚拟现实设备向标准3D模型发出交互操控命令；
(603)：标准3D模型通过交互操控组件与客户端或服务器进行交互，客户端将接收到的交互结果作用于整个组合体，并动态进行结果反馈。
进一步的，步骤(3)中，为3D物体和场景设置唯一的3D物体编码和唯一的3D场景编码，为标准3D模型设置唯一对应的模型编码，分别将3D物体编码和3D场景编码与模型编码一一绑定。
进一步的，为标准3D模型设置唯一对应的模型编码，将交互操控组件与模型编码一一绑定。
本发明的有益效果在于：将3D物体和场景绑定依附于具有交互操控功能的透明标准模型上，实现了交互操控开发与虚拟现实3D物体和场景内容开发的分离。其透明标准模型及交互操控组件一般由平台提供方开发，而内容提供方只需提供3D物体和场景等3D模型，极大地降低了内容提供方的技术门槛与开发成本，减少了内容开发难度和开发周；而且通过对所依附的透明标准模型交互操控轻松实现了对3D物体和场景的交互操控，改善了同一虚拟现实平台交互操控的统一性，实现了虚拟现实内容开发的平民化、普及化，特别适用于基于多物体多场景的如电子商务、教育等公共平台的内容开发与交互操控开发。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于标准模型实现VR物体或场景交互操控的系统的原理框图；
图2为本发明基于标准模型实现VR物体或场景交互操控的方法的流程图；
图3为交互操作相应的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提出了一种基于标准模型实现VR物体或场景交互操控的系统，包括交互操控组件服务器、标准3D模型库服务器、标准3D模型与交互操控组件匹配服务器、3D物体和场景服务器、3D物体和场景与标准3D模型匹配服务器以及客户端；
交互操控组件服务器用于提供一套对标准3D模型进行标准化操控的组件，标准化操控包括但不限于多角度显示、缩放、移动和虚拟操控；上述交互操控组件可应用于标准3D模型，以实现对标准3D模型及其相关操控节点进行标准化交互操控。
标准3D模型库服务器用于存储、管理基于虚拟现实环境中的标准3D模型；标准3D模型是基于3D物体和场景的不同特征与交互需求，按类型设计的一套具有相应操控节点的标准3D模型；
标准3D模型与交互操控组件匹配服务器用于各标准3D模型与交互操控组件的匹配，并实现对标准3D模型的各种交互操控功能，以用于实现客户端命令的信息反馈与交互；
3D物体和场景服务器用于存储、管理虚拟现实3D物体和场景模型；3D物体和场景是指虚拟现实生活中的实体和场景的三维模型、图片、动画或视频；
3D物体和场景与标准3D模型匹配服务器：内容提供方在设置3D物体、场景信息时，在标准3D模型库中选择绑定或替换对应的标准3D模型，这样标准3D模型相关交互操控组件便可应用于该3D物体或场景；具体的，3D物体和场景与标准3D模型匹配服务器通过提取或复制3D物体或场景的信息的末端数据以及标准3D模型的前端数据绑定在一起，按照特定加密算法生成配对数据字段。3D物体和场景与标准3D模型匹配服务器仅存储配对数据字段，并根据配对数据字段反向得出3D物体、场景与标准3D模型之间的关系。通过上述方法，可以尽量减少3D物体和场景与标准3D模型匹配服务器的存储数据，使得运算速度可以有一定程度的提升，而且不容易被同行业的竞争者破解和模仿。
客户端包括虚拟现实设备与显示设备，用于供操控者通过客户端实现3D物体和场景漫游与交互操控。
本发明的基本原理是：设计一套基于虚拟现实的标准3D模型，并实现在虚拟现实环境中对该标准3D模型的标准化交互操控功能；将虚拟现实中3D物体或场景绑定依附或替代的可以交互操控的标准3D模型；当在虚拟现实环境中对标准3D模型进行交互操控时连带实现对虚拟3D物体或场景的交互操控功能。
虚拟现实设备包括限于VR眼镜、虚拟现实相关感应器、控制器和摄像头。
显示设备包括但不限于计算机、电视、移动终端、头显和投影设备。
上述客户端的作用：操控者通过客户端实现3D物体和场景漫游与交互操控。
如图2和图3所示，本发明还提出了一种基于标准模型实现VR物体或场景交互操控的方法，具体包括以下步骤：
(1)上传与存储所有的3D物体和场景；内容提供方将3D物体和场景上传并存储于3D物体和场景服务器；
(2)开发标准3D模型，将标准3D模型存储至标准3D模型库；
(201)基于3D物体和场景的不同特征与交互需求，按类型设计开发一套具有相应操控节点的标准3D模型；
(202)对每一标准3D模型按类型特征需求规划交互方式，并规划设置交互操控节点；
(3)3D物体和场景与标准3D模型进行匹配；内容提供方在设置3D物体和场景信息时，在标准3D模型库中选择对应的标准3D模型，将3D物体和场景进行绑定或替换而依附于该标准3D模型，并形成一个组合体；这样当在客户端对该标准3D模型进行相关交互操控时，其操控效果将同时应用于绑定或替换而在同一组合体中的3D物体和场景。
(4)开发交互操控组件，并存储于交互操控组件服务器，通过交互操控组件对标准3D模型及节点的交互操控实现对绑定依附或替代的标准3D模型的物体和场景连带进行交互操控；交互操控组件直接应用于对标准3D模型及其节点的交互操控，以实现对其进行如多角度显示、缩放、移动、虚拟操控等交互操作功能。
(5)实现标准3D模型与交互操控组件的匹配；具体要求是：根据各标准3D模型对应现实生活中物体的特征与交互需求，在交互操控组件服务器中选择配置相应的交互操控组件。
(6)操控者通过客户端加载的组合体进行所需3D物体和场景漫游与交互操控。
步骤(6)具体包括以下步骤：
(601)：客户端向3D物体和场景服务器发送申请，请求动态加载对应3D物体和场景，并同步向标准3D模型库发出加载申请，客户端形成3D物体和场景与标准3D模型的组合体；
(602)：操控者对通过虚拟现实设备向标准3D模型发出交互操控命令；
(603)：标准3D模型通过交互操控组件与客户端或服务器进行交互，客户端将接收到的交互结果作用于整个组合体，并动态进行结果反馈。
步骤(3)中，为3D物体和场景设置唯一的3D物体编码和唯一的3D场景编码，为标准3D模型设置唯一对应的模型编码，分别将3D物体编码和3D场景编码与模型编码一一绑定。
为标准3D模型设置唯一对应的模型编码，将交互操控组件与模型编码一一绑定。
环节一：标准3D模型与交互操控组件的匹配，其实现方式如下：
第一步：开发标准化交互操控组件，每一组件实现各种交互操控功能；
第二步：设计开发各类型标准3D模型，并为每一标准3D模型配置对应的唯一编码，每一个标准3D模型设置相应操控节点；
第三步：对每一个标准3D模型整体及重要节点绑定交互操控组件服务器中的一个或多个交互操控组件，以实现对标准3D模型的交互操控功能。
环节二：3D物体和场景与标准3D模型进行匹配，其实现方式如下：
第一步：建立3D物体和场景模型；
第二步：为每一个3D物体和场景模型设置唯一3D物体编码与3D场景编码；
第三步：为每一个3D物体和场景模型设置绑定标准3D模型库中的一种标准3D模型的模型编码。
环节三：组建3D物体和场景与标准3D模型的组合体，并实现虚拟现实环境中对组合体的交互操控响应，其实现方式如下：
第一步：通过环节一与环节二使标准3D模型与交互操控组件的匹配及3D物体和场景与标准3D模型的匹配，形成了组合体的交互操控基础；
第二步：通过客户端虚拟现实设备向标准3D模型交互而向交互操控服务器发出交互操控命令；
第三步：交互操控服务器接收到相关交互操控命令后对标准3D模型进行交互反馈与响应；
第四步：标准3D模型的交互响应同步应用于标准3D模型与3D物体和场景形成的组合体。
本发明将3D物体和场景绑定依附于具有交互操控功能的透明标准模型上，实现了交互操控开发与虚拟现实3D物体和场景内容开发的分离。其透明标准模型及交互操控组件一般由平台提供方开发，而内容提供方只需提供3D物体和场景等3D模型，极大地降低了内容提供方的技术门槛与开发成本，减少了内容开发难度和开发周；而且通过对所依附的透明标准模型交互操控轻松实现了对3D物体和场景的交互操控，改善了同一虚拟现实平台交互操控的统一性，实现了虚拟现实内容开发的平民化、普及化，特别适用于基于多物体多场景的如电子商务、教育等公共平台的内容开发与交互操控开发。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于标准模型实现VR物体或场景交互操控的系统，包括交互操控组件服务器、标准3D模型库服务器、标准3D模型与交互操控组件匹配服务器、3D物体和场景服务器、3D物体和场景与标准3D模型匹配服务器以及客户端；其特征在于：
所述交互操控组件服务器用于提供一套对标准3D模型进行标准化操控的组件，标准化操控包括但不限于多角度显示、缩放、移动和虚拟操控；
所述标准3D模型库服务器用于存储、管理基于虚拟现实环境中的标准3D模型；所述标准3D模型是基于3D物体和场景的不同特征与交互需求，按类型设计的一套具有相应操控节点的标准3D模型；
所述标准3D模型与交互操控组件匹配服务器用于各标准3D模型与交互操控组件的匹配，并实现对标准3D模型的各种交互操控功能，以用于实现客户端命令的信息反馈与交互；
所述3D物体和场景服务器用于存储、管理虚拟现实3D物体和场景模型；所述3D物体和场景是指虚拟现实生活中的实体和场景的三维模型、图片、动画或视频；
所述3D物体和场景与标准3D模型匹配服务器：内容提供方在设置3D物体、场景信息时，在标准3D模型库中选择绑定或替换对应的标准3D模型，这样标准3D模型相关交互操控组件便可应用于该3D物体或场景；
所述客户端包括虚拟现实设备与显示设备，用于供操控者通过客户端实现3D物体和场景漫游与交互操控。
2.根据权利要求1所述的基于标准模型实现VR物体或场景交互操控的系统，其特征在于：
所述虚拟现实设备包括限于VR眼镜、虚拟现实相关感应器、控制器和摄像头。
3.根据权利要求1或2所述的基于标准模型实现VR物体或场景交互操控的系统，其特征在于：所述显示设备包括但不限于计算机、电视、移动终端、头显和投影设备。
4.一种基于标准模型实现VR物体或场景交互操控的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
(1)上传与存储所有的3D物体和场景；内容提供方将3D物体和场景上传并存储于3D物体和场景服务器；
(2)开发标准3D模型，将标准3D模型存储至标准3D模型库；
(201)基于3D物体和场景的不同特征与交互需求，按类型设计开发一套具有相应操控节点的标准3D模型；
(202)对每一标准3D模型按类型特征需求规划交互方式，并规划设置交互操控节点；
(3)3D物体和场景与标准3D模型进行匹配；内容提供方在设置3D物体和场景信息时，在标准3D模型库中选择对应的标准3D模型，将3D物体和场景进行绑定或替换而依附于该标准3D模型，并形成一个组合体；
(4)开发交互操控组件，并存储于交互操控组件服务器，通过交互操控组件对标准3D模型及节点的交互操控实现对绑定依附或替代的标准3D模型的物体和场景连带进行交互操控；
(5)实现标准3D模型与交互操控组件的匹配；
(6)操控者通过客户端加载的组合体进行所需3D物体和场景漫游与交互操控。
5.根据权利要求4所述的基于标准模型实现VR物体或场景交互操控的方法，其特征在于：步骤(6)具体包括以下步骤：
(601)：客户端向3D物体和场景服务器发送申请，请求动态加载对应3D物体和场景，并同步向标准3D模型库发出加载申请，客户端形成3D物体和场景与标准3D模型的组合体；
(602)：操控者对通过虚拟现实设备向标准3D模型发出交互操控命令；
(603)：标准3D模型通过交互操控组件与客户端或服务器进行交互，客户端将接收到的交互结果作用于整个组合体，并动态进行结果反馈。
6.根据权利要求4所述的基于标准模型实现VR物体或场景交互操控的方法，其特征在于：步骤(3)中，为3D物体和场景设置唯一的3D物体编码和唯一的3D场景编码，为标准3D模型设置唯一对应的模型编码，分别将3D物体编码和3D场景编码与模型编码一一绑定。
7.根据权利要求4或6所述的基于标准模型实现VR物体或场景交互操控的方法，其特征在于：为标准3D模型设置唯一对应的模型编码，将交互操控组件与模型编码一一绑定。
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