CN110349270B - 基于现实空间定位的虚拟沙盘呈现方法 - Google Patents

基于现实空间定位的虚拟沙盘呈现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于现实空间定位的虚拟沙盘呈现方法，其属于虚拟现实技术领域，将原本的电子沙盘进行空间定位，用户只需要扫描到一个平面就可以将电子沙盘摆放出来，通过移动显示设备来观看不同视角的沙盘，大大增强了虚拟与现实的融合度，提升了用户感官；本发明采用的空间定位与惯性定位的技术能使虚拟的物品真实的方式摆放到平面上。通过移动显示设备，例如手机的移动来观察3D物体建模的各个角度。这种方式的交互能更加深虚拟与现实的融合感带给用户全新的感受。

Description

基于现实空间定位的虚拟沙盘呈现方法
技术领域
本发明涉及一种基于现实空间定位的虚拟沙盘呈现方法，其属于虚拟现实技术领域。
背景技术
增强现实（Augmented Reality，简称AR）是在虚拟现实的基础上发展起来的新技术，也被称之为混合现实。是通过计算机系统提供的信息添加用户对现实世界感知的技术。将虚拟的信息应用到真实世界，并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中。从而实现对现实的增强。
AR 配置中建立现实世界和虚拟世界的纽带，当用相机展示 AR 视图时，用户可以体验到虚拟世界和现实世界相互融合的视图。创建和维护这样的视图，需要去追踪手机设备的运动。
随着计算机图形处理的技术进步，视觉化信息处理的需求愈加增多，从而增强现实（Augmented Reality）的技术亦随之发展。增强现实（以后以AR代替）是通过虚拟建模、识别扫描、空间定位，将虚拟信息叠加到现实场景当中能使用户以一种更直观的角度去观察体验事物。这种技术1990年提出。随着随身电子产品CPU运算能力的提升，预期AR的用途将会越来越广。
由于硬件基础的限制与视野媒介的局限性，现阶段的AR本身所提倡的与交互方式无法给人以身临其境的感觉，其虚拟信息与现实场景存在的割裂感还是很强。其大多无法通过现实场景的交互去影响虚拟信息的变化处理，用户还是通过点击屏幕或操作手柄等方式交互、旋转，那么这给人的感觉的割裂感是挥之不去的，就仿佛只是原本的3D虚拟建模而后开了一个摄像头。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了一种基于现实空间定位的虚拟沙盘呈现方法，以增强现实为表现，采用空间定位技术，通过变动移动设备的位置而达到全面观看电子沙盘的效果。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种基于现实空间定位的虚拟沙盘呈现方法，其包括如下步骤：
S1、摄像头获取平面信息将3D虚拟沙盘模型进行锚点比对；
S2、调用SCNScene控件启动相机ARCamera组件开始捕捉场景；
S3、捕捉到场景后调用ARSCNView组件开始将场景数据交给Session对象；
S4、Session对象通过管理ARSessionConfiguration会话配置控件实现场景的追踪并且返回一个ARFrame对象，给ARSCNView组件中的scene场景添加一个子节点；
S5、利用ARSessionConfiguration会话配置控件捕捉相机的3D位置，用于在添加3D虚拟沙盘模型时比对出3D虚拟沙盘模型相对于相机的真实的矩阵位置，以实现通过移动相机位置观看不同角度的3D虚拟沙盘模型。
进一步的，在步骤1前，首先电子沙盘系统接收到进入指令，然后连接服务器以确定发出进入指令的用户的个人信息，确定完成后，服务器接收到请求电子沙盘信息的指令，服务器返回调用信息。
进一步的，所述进入指令为用户经过权鉴系统比对实名后触发。
进一步的，所述SCNScene控件为游戏中的场景控件，为放游戏元素的地方，所述游戏元素包括地图、灯光、人物。
进一步的，在WEB开发中，服务器为每个用户浏览器创建一个会话对象，所述会话对象即session对象。
进一步的，所述3D虚拟沙盘模型的不同功能通过点击触发和/或事件触发切换。
进一步的，所述步骤2中ARCamera组件用于AR会话中捕获的视频帧的摄像机位置和成像特性的信息。
进一步的，所述步骤3中ARSCNView组件用于显示使用3D内容增强相机视图的AR体验的视图，Session对象用于管理设备相机和增强现实体验所需的运动处理的共享对象。
进一步的，所述步骤4中一个子节点为一个3D物体模型。
进一步的，所述步骤4中ARSessionConfiguration会话配置控件用于调配AR会话配置的抽象基类，ARFrame对象作为AR会话的一部分捕获的视频图像和位置跟踪信息，ARSCNView组件用于显示使用3D内容增强相机视图的AR体验的视图。
进一步的，进入所述3D虚拟沙盘模型后以第一人称视角浏览细节。
进一步的，通过访问陀螺仪以全景模式展现3D虚拟沙盘模型相应结构。
进一步的，在3D虚拟沙盘模型上用户操作虚拟摇杆触发人物移动指令。
进一步的，本发明所搭建的系统中其还包括语音播报系统，通过操作人物相机移动到任意房间碰撞空气墙触发房间标签，如用户需要语音播报点击按钮，播放对应的语音讲解。
本发明的有益效果如下：
本发明将原本的电子沙盘进行空间定位，用户只需要扫描到一个平面就可以将电子沙盘摆放出来，通过移动显示设备来观看不同视角的沙盘，大大增强了虚拟与现实的融合度，提升了用户感官。
本发明采用的空间定位与惯性定位的技术能使虚拟的物品真实的方式摆放到平面上。通过移动显示设备，例如手机的移动来观察3D物体建模的各个角度。这种方式的交互能更加深虚拟与现实的融合感带给用户全新的感受。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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它的附图。
图1为本发明的逻辑构架示意图。
图2为本发明的底层AR逻辑实现示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图1-图2和具体实施例对发明进行清楚、完整的描述。
如图1和图2所示，本实施例提供了一种基于现实空间定位的虚拟沙盘呈现方法，是一种现实空间定位的实现方法，用户可以直接扫描一个平面确定位置将虚拟物体摆放至相应位置，用户通过现实的移动来观察虚拟物体的不同位置，使用此实现后虚拟物体将不存在视觉死角。
本实施例的具体实现方法如下：
1）加载相应选择的虚拟沙盘；
2）扫描定点平面的周围空间位置信息；
3）记录定点平面的空间位置信息；
4）进行矩阵运算使空间坐标将虚拟物体定位至现实空间中；次技术就包含在ARKit技术逻辑中。
5）利用惯性定位实现现实移动影响虚拟观测；
6）反馈相应的视觉信息。
本实施例所述方法基于带摄像头的手机实现，通过空间识别信息确定虚拟物体的呈现方式与位置，然后通过手机陀螺仪的访问对虚拟物体进行惯性定位，从而使用户可以全视角观察虚拟物体。其优势相比较普通的AR成像技术，将使用户的空间体验感更强。虚拟物体不会随着手机的移动而移动，而是以真实的地理空间信息为坐标，坐落在空间当中。
本实施例涉及一种基于现实空间定位的虚拟沙盘呈现方法，其包括如下步骤：
S1、摄像头获取平面信息将3D虚拟沙盘模型进行锚点比对；
S2、调用SCNScene控件启动相机ARCamera组件开始捕捉场景；
S3、捕捉到场景后调用ARSCNView组件开始将场景数据交给Session对象；
S4、Session对象通过管理ARSessionConfiguration会话配置控件实现场景的追踪并且返回一个ARFrame对象，给ARSCNView组件中的scene场景添加一个子节点；
S5、利用ARSessionConfiguration会话配置控件捕捉相机的3D位置，用于在添加3D虚拟沙盘模型时比对出3D虚拟沙盘模型相对于相机的真实的矩阵位置，以实现通过移动相机位置观看不同角度的3D虚拟沙盘模型。
进一步的，在步骤1前，首先电子沙盘系统接收到进入指令，然后连接服务器以确定发出进入指令的用户的个人信息，确定完成后，服务器接收到请求电子沙盘信息的指令，服务器返回调用信息。
进一步的，所述进入指令为用户经过权鉴系统比对实名后触发。
进一步的，所述SCNScene控件为游戏中的场景控件，为放游戏元素的地方，所述游戏元素包括地图、灯光、人物。
进一步的，在WEB开发中，服务器为每个用户浏览器创建一个会话对象，所述会话对象即session对象。
进一步的，所述3D虚拟沙盘模型的不同功能通过点击触发和/或事件触发切换。
进一步的，所述步骤2中ARCamera组件用于AR会话中捕获的视频帧的摄像机位置和成像特性的信息。
进一步的，所述步骤3中ARSCNView组件用于显示使用3D内容增强相机视图的AR体验的视图，Session对象用于管理设备相机和增强现实体验所需的运动处理的共享对象。
进一步的，所述步骤4中一个子节点为一个3D物体模型。
进一步的，所述步骤4中ARSessionConfiguration会话配置控件用于调配AR会话配置的抽象基类，ARFrame对象作为AR会话的一部分捕获的视频图像和位置跟踪信息，ARSCNView组件用于显示使用3D内容增强相机视图的AR体验的视图。
进一步的，进入所述3D虚拟沙盘模型后以第一人称视角浏览细节。
进一步的，通过访问陀螺仪以全景模式展现3D虚拟沙盘模型相应结构。
进一步的，在3D虚拟沙盘模型上用户操作虚拟摇杆触发人物移动指令。
进一步的，本发明所搭建的系统中其还包括语音播报系统，通过操作人物相机移动到任意房间碰撞空气墙触发房间标签，如用户需要语音播报点击按钮，播放对应的语音讲解。
进一步的，默认情况下，一个浏览器独占一个session对象。因此，在需要保存用户数据时，服务器程序可以把用户数据写到用户浏览器独占的session中，当用户使用浏览器访问其它程序时，其它程序可以从用户的session中取出该用户的数据，为用户服务。
进一步的，Session和Cookie的区别如下：Cookie是把用户的数据写给用户的浏览器；Session技术把用户的数据写到用户独占的session中；Session对象由服务器创建，开发人员可以调用request对象的getSession方法得到session对象。
进一步的，服务器实现一个session为一个用户浏览器服务的服务器的过程如下：创建session出来后，会把session的id号，以cookie的形式回写给客户机，这样，只要客户机的浏览器不关，再去访问服务器时，都会带着session的id号去，服务器发现客户机浏览器带session id过来了，就会使用内存中与之对应的session为之服务。
进一步的，ARSession是一个连接底层与AR视图之间的桥梁，ARSCNView内部所有的代理方法都是由ARSession来提供的。ARSessionConfiguration 是ARSession 的基本的配置。ARSessionConfiguration 类跟踪设备运动的三个自由度，其包括三个旋转的轴，即滚动、俯仰和左右。
进一步的，在任何AR体验中，第一步是配置一个ARSession对象来管理摄像头捕捉和运动处理。 会话定义和维护设备所在的真实世界空间与开发者为AR内容建模的虚拟空间之间的对应关系。 要在自定义视图中显示开发者的AR体验，需要：从会话中检索视频帧和跟踪信息；将这些帧图像作为视图的背景渲染；使用跟踪信息在相机图像上方定位和绘制AR内容。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于现实空间定位的虚拟沙盘呈现方法，其特征在于，其包括如下步骤：
S1、摄像头获取平面信息将3D虚拟沙盘模型进行锚点比对；
S2、调用SCNScene控件启动相机ARCamera组件开始捕捉场景；
S3、捕捉到场景后调用ARSCNView组件开始将场景数据交给Session对象；
S4、Session对象通过管理ARSessionConfiguration会话配置控件实现场景的追踪并且返回一个ARFrame对象，给ARSCNView组件中的scene场景添加一个子节点；
S5、利用ARSessionConfiguration会话配置控件捕捉相机的3D位置，用于在添加3D虚拟沙盘模型时比对出3D虚拟沙盘模型相对于相机的真实的矩阵位置，以实现通过移动相机位置观看不同角度的3D虚拟沙盘模型；
所述步骤2中ARCamera组件用于AR会话中捕获的视频帧的摄像机位置和成像特性的信息；
所述步骤3中ARSCNView组件用于显示使用3D内容增强相机视图的AR体验的视图，Session对象用于管理设备相机和增强现实体验所需的运动处理的共享对象；
所述步骤4中一个子节点为一个3D物体模型；
所述步骤4中ARSessionConfiguration会话配置控件用于调配AR会话配置的抽象基类，ARFrame对象作为AR会话的一部分捕获的视频图像和位置跟踪信息，ARSCNView组件用于显示使用3D内容增强相机视图的AR体验的视图。
2.根据权利要求1所述的基于现实空间定位的虚拟沙盘呈现方法，其特征在于，在步骤1前，首先电子沙盘系统接收到进入指令，然后连接服务器以确定发出进入指令的用户的个人信息，确定完成后，服务器接收到请求电子沙盘信息的指令，服务器返回调用信息。
3.根据权利要求2所述的基于现实空间定位的虚拟沙盘呈现方法，其特征在于，所述进入指令为用户经过权鉴系统比对实名后触发。
4.根据权利要求1-3任一所述的基于现实空间定位的虚拟沙盘呈现方法，其特征在于，所述SCNScene控件为游戏中的场景控件，为放游戏元素的地方，所述游戏元素包括地图、灯光、人物。
5.根据权利要求1-3任一所述的基于现实空间定位的虚拟沙盘呈现方法，其特征在于，在WEB开发中，服务器为每个用户浏览器创建一个会话对象，所述会话对象即session对象。
6.根据权利要求1-3任一所述的基于现实空间定位的虚拟沙盘呈现方法，其特征在于，所述3D虚拟沙盘模型的不同功能通过点击触发和/或事件触发切换。
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