CN112686989A - 一种三维空间漫游实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的三维空间漫游实现方法，涉及计算机视觉领域，通过向服务端发送的当前场景的描述文件获取请求，获取相应的描述文件，向cache服务器请求三维模型并根据描述文件，还原当前场景，从cache服务器请求摄像机当前位置的全景图像，以球面映射的方式将全景图像映射至当前场景的各个三维模型中，分别计算当前场景中各个物体与起点处及终点处的距离，根据当前场景中各个物体与起点及终点的距离，从全景图像中提取多种颜色并对多种颜色进行权重分配后再进行图像融合，重现整个位移画面过程，实现三维空间漫游，能够真实重现在三维空间中进行移动的画面效果，提升了用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及计算机视觉领域，具体涉及一种三维空间漫游实现方法。
背景技术
传统的在客户端实现三维世界中的漫游的方式，一般通过预先在特定的空间点位渲染出该空间点位的三维全景图，再通过简单地全景图切换来使用户感觉像在三维空间中进行移动。这样的方式由于不同点位全景图切换没有实际的空间位移，导致用户看到的是突兀的跳转，效果差，且无法为用户形成真正的三维感知，给用户带来的体验非常不好。
现有的方案为，将全景图像作为表面纹理重新映射回三维模型表面，在点位切换过程中，真实地移动摄像机，使用户可以在移动过程中感受到真实的三维景深感。但是由于三维全景图本身是基于移动路线的起点进行映射的，导致移动过程中会整体出现模糊和拉伸变形等现象，并不能稳定地实现在三维场景中的移动效果，降低了用户体验效果。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明实施例提供了一种三维空间漫游实现方法，该方法包括以下步骤：
向服务端发送的当前场景的描述文件获取请求，获取相应的描述文件；
向cache服务器请求三维模型并根据所述描述文件，还原所述当前场景；
从cache服务器请求摄像机当前位置的全景图像，以球面映射的方式将所述全景图像映射至当前场景的各个三维模型中；
根据摄像机当前位置的世界空间笛卡尔坐标以及目标坐标点当前的世界空间笛卡尔坐标，分别将当前场景中各个物体的深度信息写入摄像机当前位置的世界空间笛卡尔坐标的深度缓冲信息以及目标点的世界空间笛卡尔坐标的深度缓冲信息；
根据摄像机当前位置的世界空间笛卡尔坐标点的深度缓冲信息、目标点的世界笛卡尔坐标点的深度缓冲信息、所述全景图像的颜色信息、当前场景起点处的世界空间笛卡尔坐标、当前场景终点处的世界空间笛卡尔坐标，分别计算当前场景中各个物体与起点处及终点处的距离；
根据当前场景中各个物体与起点及终点的距离，从所述全景图像中提取多种颜色并对所述多种颜色进行权重分配后再进行图像融合，重现整个位移画面过程，实现三维空间漫游。
优选地，根据当前场景中各个物体与起点及终点的距离，从所述全景图像中提取多种颜色并对所述多种颜色进行权重分配后再进行图像融合，重现整个位移画面过程，实现三维空间漫游包括：
根据摄像机当前位置的世界空间笛卡尔坐标与当前场景中各个物体的世界空间笛卡尔坐标的连线，得到第一矢量方向集合；
根据所述第一矢量方向集合，对摄像机当前位置的世界空间笛卡尔坐标点的深度缓冲信息进行采样，得到摄像机的当前位置与摄像机在当前位置能够看到的各个物体的距离集合D1；
根据距离集合D1，得到所述各个物体的世界笛卡尔坐标集合P0；
根据摄像机起始点的世界笛卡尔坐标P1与世界笛卡尔坐标集合P0中各个坐标点的连线，得到第二矢量方向集合并根据所述第二矢量方向集合，对摄像机起始点的世界笛卡尔坐标点的深度缓冲信息进行采样，得到第一采样数据；
根据所述第一采样数据、摄像机起始点的世界笛卡尔坐标P1、第二矢量方向集合，分别计算摄像机起始点与当前场景中各个物体的距离，得到距离集合D2；
根据摄像机目标点的世界笛卡尔坐标P2与世界笛卡尔坐标集合P0中各个坐标点的连线，得到第三矢量方向集合并根据所述第三矢量方向集合，对摄像机目标点的世界笛卡尔坐标点的深度缓冲信息进行采样，得到第二采样数据；
根据所述第二采样数据、摄像机目标点的世界笛卡尔坐标P2、第三矢量方向集合，分计算摄像机目标点与当前场景中各个物体的距离集合D3；
根据距离集合距离集合D2、距离集合D3、世界笛卡尔坐标集合P0中的各个坐标点与摄像机起始点坐标之间的距离集合D4、世界笛卡尔坐标集合P0中的各个坐标点与摄像机目标点坐标之间的距离集合D5，渲染当前场景中的各个物体。
优选地，根据距离集合距离集合D2、距离集合D3、世界笛卡尔坐标集合P0中的各个坐标点与摄像机起始点坐标之间的距离集合D4、世界笛卡尔坐标集合P0中的各个坐标点与摄像机目标点坐标之间的距离集合D5，渲染当前场景中的各个物体包括：
根据距离集合D2、距离集合D4，判断摄像机当前位置与当前场景中各个物体的距离是否小/等于摄像机起始点与当前场景中各个物体的距离，若是，则使用摄像机起始点的全景图像渲染对应的物体。
优选地，判断摄像机当前位置与当前场景中各个物体的距离是否小/等于摄像机起始点与当前场景中各个物体的距离包括：
若否，则根据距离集合D3、距离集合D5，判断摄像机当前位置与当前场景中各个物体的距离是否小/等于摄像机目标点与当前场景中各个物体的距离，若是，则使用摄像机目标点的全景纹理渲染对应的物体，否则，使用权重分配摄像机起始点的全景纹理和摄像机目标点的全景纹理并根据加权后的全景纹理渲染对应的物体。
优选地，所述描述文件包括广域范围内各个物体对应的三维模型世界空间笛卡尔坐标、三维旋转姿态信息、三轴缩放信息以及在服务器中的缓存地址。
本发明实施例提供的三维空间漫游实现方法，具有以下有益效果：
基于多目标渲染技术，在客户端能够更准确地还原在一个广域三维空间中一个点移动到另一个点过程中的所有三维数据的变化，真实重现在三维空间中进行移动的画面效果，提升了用户体验。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。
本发明实施例提供的三维空间漫游实现方法包括以下步骤：
S101，向服务端发送的当前场景的描述文件获取请求，获取相应的描述文件；
S102，向cache服务器请求三维模型并根据该描述文件，还原所述当前场景；
S103，从cache服务器请求摄像机当前位置的全景图像，以球面映射的方式将所述全景图像映射至当前场景的各个三维模型中；
S104，根据摄像机当前位置的世界空间笛卡尔坐标以及目标坐标点当前的世界空间笛卡尔坐标，分别将当前场景中各个物体的深度信息写入摄像机当前位置的世界空间笛卡尔坐标的深度缓冲信息以及目标点的世界空间笛卡尔坐标的深度缓冲信息；
S105，根据摄像机当前位置的世界空间笛卡尔坐标点的深度缓冲信息、目标点的世界笛卡尔坐标点的深度缓冲信息、全景图像的颜色信息、当前场景起点处的世界空间笛卡尔坐标、当前场景终点处的世界空间笛卡尔坐标，分别计算当前场景中各个物体与起点处及终点处的距离；
S106，根据当前场景中各个物体与起点及终点的距离，从所述全景图像中提取多种颜色并对所述多种颜色进行权重分配后再进行图像融合，重现整个位移画面过程，实现三维空间漫游。
可选地，根据当前场景中各个物体与起点及终点的距离，从全景图像中提取多种颜色并对多种颜色进行权重分配后再进行图像融合，重现整个位移画面过程，实现三维空间漫游包括：
根据摄像机当前位置的世界空间笛卡尔坐标与当前场景中各个物体的世界空间笛卡尔坐标的连线，得到第一矢量方向集合；
根据第一矢量方向集合，对摄像机当前位置的世界空间笛卡尔坐标点的深度缓冲信息进行采样，得到摄像机的当前位置与摄像机在当前位置能够看到的各个物体的距离集合D1；
根据距离集合D1，得到各个物体的世界笛卡尔坐标集合P0；
根据摄像机起始点的世界笛卡尔坐标P1与世界笛卡尔坐标集合P0中各个坐标点的连线，得到第二矢量方向集合并根据所述第二矢量方向集合，对摄像机起始点的世界笛卡尔坐标点的深度缓冲信息进行采样，得到第一采样数据；
根据第一采样数据、摄像机起始点的世界笛卡尔坐标P1、第二矢量方向集合，分别计算摄像机起始点与当前场景中各个物体的距离，得到距离集合D2；
根据摄像机目标点的世界笛卡尔坐标P2与世界笛卡尔坐标集合P0中各个坐标点的连线，得到第三矢量方向集合并根据所述第三矢量方向集合，对摄像机目标点的世界笛卡尔坐标点的深度缓冲信息进行采样，得到第二采样数据；
根据第二采样数据、摄像机目标点的世界笛卡尔坐标P2、第三矢量方向集合，分计算摄像机目标点与当前场景中各个物体的距离集合D3；
根据距离集合距离集合D2、距离集合D3、世界笛卡尔坐标集合P0中的各个坐标点与摄像机起始点坐标之间的距离集合D4、世界笛卡尔坐标集合P0中的各个坐标点与摄像机目标点坐标之间的距离集合D5，渲染当前场景中的各个物体。
可选地，根据距离集合距离集合D2、距离集合D3、世界笛卡尔坐标集合P0中的各个坐标点与摄像机起始点坐标之间的距离集合D4、世界笛卡尔坐标集合P0中的各个坐标点与摄像机目标点坐标之间的距离集合D5，渲染当前场景中的各个物体包括：
根据距离集合D2、距离集合D4，判断摄像机当前位置与当前场景中各个物体的距离是否小/等于摄像机起始点与当前场景中各个物体的距离，若是，则使用摄像机起始点的全景图像渲染对应的物体。
可选地，判断摄像机当前位置与当前场景中各个物体的距离是否小/等于摄像机起始点与当前场景中各个物体的距离包括：
若否，则根据距离集合D3、距离集合D5，判断摄像机当前位置与当前场景中各个物体的距离是否小/等于摄像机目标点与当前场景中各个物体的距离，若是，则使用摄像机目标点的全景纹理渲染对应的物体，否则，使用权重分配摄像机起始点的全景纹理和摄像机目标点的全景纹理并根据加权后的全景纹理渲染对应的物体。
其中，摄像机当前位置与摄像机起始点的距离与摄像机当前位置的位置与摄像机目标点的距离的比值与权重存在关系，当该比值大于1时，分配给摄像机起始点的全景纹理的权重大于分配给摄像机目标点的全景纹理的权重。
可选地，描述文件包括广域范围内各个物体对应的三维模型世界空间笛卡尔坐标、三维旋转姿态信息、三轴缩放信息以及在服务器中的缓存地址。
本发明实施例提供的三维空间漫游实现方法，通过向服务端发送的当前场景的描述文件获取请求，获取相应的描述文件，向cache服务器请求三维模型并根据描述文件，还原当前场景，从cache服务器请求摄像机当前位置的全景图像，以球面映射的方式将全景图像映射至当前场景的各个三维模型中，根据摄像机当前位置的世界空间笛卡尔坐标以及目标坐标点当前的世界空间笛卡尔坐标，分别将当前场景中各个物体的深度信息写入摄像机当前位置的世界空间笛卡尔坐标的深度缓冲信息以及目标点的世界空间笛卡尔坐标的深度缓冲信息，根据摄像机当前位置的世界空间笛卡尔坐标点的深度缓冲信息、目标点的世界笛卡尔坐标点的深度缓冲信息、全景图像的颜色信息、当前场景起点处的世界空间笛卡尔坐标、当前场景终点处的世界空间笛卡尔坐标，分别计算当前场景中各个物体与起点处及终点处的距离，根据当前场景中各个物体与起点及终点的距离，从全景图像中提取多种颜色并对多种颜色进行权重分配后再进行图像融合，重现整个位移画面过程，实现三维空间漫游，能够真实重现在三维空间中进行移动的画面效果，提升了用户体验。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (7)
1.一种三维空间漫游实现方法，其特征在于，包括：
向服务端发送的当前场景的描述文件获取请求，获取相应的描述文件；
向cache服务器请求三维模型并根据所述描述文件，还原所述当前场景；
从cache服务器请求摄像机当前位置的全景图像，以球面映射的方式将所述全景图像映射至当前场景的各个三维模型中；
根据摄像机当前位置的世界空间笛卡尔坐标以及目标坐标点当前的世界空间笛卡尔坐标，分别将当前场景中各个物体的深度信息写入摄像机当前位置的世界空间笛卡尔坐标的深度缓冲信息以及目标点的世界空间笛卡尔坐标的深度缓冲信息；
根据摄像机当前位置的世界空间笛卡尔坐标点的深度缓冲信息、目标点的世界笛卡尔坐标点的深度缓冲信息、所述全景图像的颜色信息、当前场景起点处的世界空间笛卡尔坐标、当前场景终点处的世界空间笛卡尔坐标，分别计算当前场景中各个物体与起点处及终点处的距离；
根据当前场景中各个物体与起点及终点的距离，从所述全景图像中提取多种颜色并对所述多种颜色进行权重分配后再进行图像融合，重现整个位移画面过程，实现三维空间漫游。
2.根据权利要求1所述的三维空间漫游实现方法，其特征在于，根据当前场景中各个物体与起点及终点的距离，从所述全景图像中提取多种颜色并对所述多种颜色进行权重分配后再进行图像融合，重现整个位移画面过程，实现三维空间漫游包括：
根据摄像机当前位置的世界空间笛卡尔坐标与当前场景中各个物体的世界空间笛卡尔坐标的连线，得到第一矢量方向集合；
根据所述第一矢量方向集合，对摄像机当前位置的世界空间笛卡尔坐标点的深度缓冲信息进行采样，得到摄像机的当前位置与摄像机在当前位置能够看到的各个物体的距离集合D1；
根据距离集合D1，得到所述各个物体的世界笛卡尔坐标集合P0；
根据摄像机起始点的世界笛卡尔坐标P1与世界笛卡尔坐标集合P0中各个坐标点的连线，得到第二矢量方向集合并根据所述第二矢量方向集合，对摄像机起始点的世界笛卡尔坐标点的深度缓冲信息进行采样，得到第一采样数据；
根据所述第一采样数据、摄像机起始点的世界笛卡尔坐标P1、第二矢量方向集合，分别计算摄像机起始点与当前场景中各个物体的距离，得到距离集合D2；
根据摄像机目标点的世界笛卡尔坐标P2与世界笛卡尔坐标集合P0中各个坐标点的连线，得到第三矢量方向集合并根据所述第三矢量方向集合，对摄像机目标点的世界笛卡尔坐标点的深度缓冲信息进行采样，得到第二采样数据；
根据所述第二采样数据、摄像机目标点的世界笛卡尔坐标P2、第三矢量方向集合，分计算摄像机目标点与当前场景中各个物体的距离集合D3；
根据距离集合距离集合D2、距离集合D3、世界笛卡尔坐标集合P0中的各个坐标点与摄像机起始点坐标之间的距离集合D4、世界笛卡尔坐标集合P0中的各个坐标点与摄像机目标点坐标之间的距离集合D5，渲染当前场景中的各个物体。
3.根据权利要求2所述的三维空间漫游实现方法，其特征在于，根据距离集合距离集合D2、距离集合D3、世界笛卡尔坐标集合P0中的各个坐标点与摄像机起始点坐标之间的距离集合D4、世界笛卡尔坐标集合P0中的各个坐标点与摄像机目标点坐标之间的距离集合D5，渲染当前场景中的各个物体包括：
根据距离集合D2、距离集合D4，判断摄像机当前位置与当前场景中各个物体的距离是否小/等于摄像机起始点与当前场景中各个物体的距离，若是，则使用摄像机起始点的全景图像渲染对应的物体。
4.根据权利要求3所述的三维空间漫游实现方法，其特征在于，判断摄像机当前位置与当前场景中各个物体的距离是否小/等于摄像机起始点与当前场景中各个物体的距离包括：
若否，则根据距离集合D3、距离集合D5，判断摄像机当前位置与当前场景中各个物体的距离是否小/等于摄像机目标点与当前场景中各个物体的距离，若是，则使用摄像机目标点的全景纹理渲染对应的物体，否则，使用权重分配摄像机起始点的全景纹理和摄像机目标点的全景纹理并根据加权后的全景纹理渲染对应的物体。
5.根据权利要求1所述的三维空间漫游实现方法，其特征在于，所述描述文件包括广域范围内各个物体对应的三维模型世界空间笛卡尔坐标、三维旋转姿态信息、三轴缩放信息以及在服务器中的缓存地址。
6.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行如权利要求1-4任一项所述的方法。
7.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1-4任一项所述的方法。
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