CN114818040A - 一种基于vr技术的装饰装修的三维可视化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及VR技术领域，且公开了一种基于VR技术的装饰装修的三维可视化方法，包括以下步骤：第一步：用全景相机分别拍摄隧道的三维全景图，将速调的三维全景图分别导入到360°全景图拼接软件进行拼接形成三维场景模型，第二步：采用数值模拟软件进行工程数值建模并计算；采用可视化与后处理软件处理数值模拟的结果文件，采用虚拟现实语言编辑器处理可视化与后处理软件输出的结果文件，第三步：通过VR设备观看隧道三维场景模型，采用数据建模和实景图面存储，并且在两个不同的全景视角灵活切换，便于专业人员探讨技术层面的专业问题，同时，方便普通人员观看隧道的工作进展以及隧道内部的不同位置的细图，灵活且便捷。

Description

一种基于VR技术的装饰装修的三维可视化方法

技术领域

本发明涉及VR技术领域，尤其涉及一种基于VR技术的装饰装修的三维可视化方法。

背景技术

隧道工程目前是我国各类工程中人员伤亡率最高的工程项目之一，采用数值模拟技术分析隧道围岩稳定性问题已被广泛应用。目前隧道工程中常用的数值模拟方法有离散单元法、有限单元法、有限差分法、非连续变形分析法等，一般运用数值模拟软件ANSYS、FLAC3D、MIDAS、RFPA等对隧道工程进行建模分析，得到应力、位移云图，位移云图，由一个二维剖面来表示围岩变形，不仅表现形式十分单调，还无法展示隧道内围岩表面的变形情况。同时，由于位移云图只是一个剖面的变形情况，当技术人员读取数值模拟结果时还需想象其对应的空间位置，而技术人员只能通过这些图片来研究隧道围岩变形失稳过程，数值模拟结果的可读性差，使得整个研究过程十分不便，，为解决数值模拟结果在展示方面的不足，已经有许多学者做了大量研究，大型行蓄洪区洪水演进数值模拟与三维可视化技术，通过VrMap2.0 SDK平台开发了一套大型行蓄洪区防洪减灾决策支持系统软件，实现了洪水演进数值模拟的可视化展示。

如现有技术公开了一种基于VR技术的装饰装修的三维可视化方法及系统(CN201910366776.8)，方法包括用全景相机分别拍摄毛坯房、简装房、精装房、全装房的三维全景图；将三维全景图分别导入到360°全景图拼接软件中形成三维场景模型；将各个三维场景模型叠加为装饰装修房产三维场景模型；通过VR设备观看装饰装修房产三维场景模型。所述系统包括全景相机、360°全景图拼接模块、存储模块、选择操作模块、显示设备、VR设备和控制器。本发明可实现声临其境地观看装饰装修后的房产，不需要到样板房中参观，便于购房者全面了解毛坯房、简装房、精装房、全装房中的各个细节，可以最大限度满足购房者在购房时选择自己意向购房的方案。

现有技术还公开了一种基于虚拟现实的隧道工程数值模拟展示方法(CN202010285148.X)，包括以下步骤，(1)、采用数值模拟软件进行工程数值建模并计算；(2)、采用可视化与后处理软件处理数值模拟的结果文件；(3)、采用虚拟现实语言编辑器处理可视化与后处理软件输出的结果文件；(4)、采用虚拟现实设备进行全景展示。本发明通过数值模拟与虚拟现实的结合，不仅可以直观的获取数值模拟结果与空间位置的对应关系，还增强了观察者的视觉感受和互动性，使其能身临其境的审视围岩的应力和变形情况，现有技术通过各类软件的建模，使得隧道整体可视化，但是相对于普通的观看人员而言，专业的数据云图，建模分析相对晦涩难懂，缺少对于隧道内部的实景以及细节的展示观察，不便于普通人员使用，而完全采用全景照片数据的方式进行存储观看，对于技术人员而言，又不方便在技术探讨时使用。

为此，我们提出一种基于VR技术的装饰装修的三维可视化方法。

发明内容

本发明主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种基于VR技术的装饰装修的三维可视化方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种基于VR技术的装饰装修的三维可视化方法，包括以下步骤：

第一步：用全景相机分别拍摄隧道的三维全景图，将速调的三维全景图分别导入到360°全景图拼接软件进行拼接形成三维场景模型；

第二步：采用数值模拟软件进行工程数值建模并计算；采用可视化与后处理软件处理数值模拟的结果文件，采用虚拟现实语言编辑器处理可视化与后处理软件输出的结果文件；

第三步：通过VR设备观看隧道三维场景模型或在隧道三维场景模型中漫游。

作为优选，全景相机，用于拍摄隧道的三维全景图，360°全景图拼接模块，利用360°全景图拼接软件将所述全景相机拍摄的隧道的三维全景图制作成三维场景模型，存储模块，用于存隧道的三维场景模型，选择操作模块，用于获取用户对隧道三维场景模型的选择指令及操作指令，显示设备，根据用户的选择指令及操作指令，用于显示隧道场景模型，VR设备，用于用户观看隧道模型，或在隧道场景模型中漫游，控制器，所述控制器分别与360°全景图拼接模块、存储模块、选择操作模块和显示设备电信号连接。

作为优选，步骤二中，数值模拟软件为ANSYS；建模与计算过程包括，按照工程实际情况建立几何模型，设置模型材料、边界条件、外界荷载，最后对模型进行计算分析，并将最终结果输出为rst格式文件。

作为优选，步骤二中，采用的可视化与后处理软件为EnSight；对数值模拟的结果文件的处理包括首选项设置、选择着色变量、部件位移计算、元素变量着色更改为节点变量着色，并将该结果文件输出为VRML格式文件。

作为优选，步骤二中，采用的虚拟现实建模语言编辑器为VrmlPad；对可视化与后处理软件输出结果文件的处理包括，视点节点修改、空间背景节点修改、增添导航节点、增添点光源节点。

作为优选，步骤二中，进行全景展示时包括在steam平台添加BS Contact浏览器，设置游戏模式，采用VR头盔全景体验。

作为优选，所述VR设备包括VR眼镜和手持遥控器，所述VR眼镜用于观看各个三维场景模型，所述手持遥控器用于用户通过手势或所述手持遥控器上的按键输入控制指令在各个三维场景模型中漫游。

有益效果

本发明提供了一种基于VR技术的装饰装修的三维可视化方法。具备以下有益效果：

1、该一种基于VR技术的装饰装修的三维可视化方法，通过采用数据建模和实景图面单独存储，并且在两个不同的全景视角灵活切换，便于专业人员探讨技术层面的专业问题，同时，方便普通人员观看隧道的工作进展以及隧道内部的不同位置的细图，更加灵活且便捷。

2、该一种基于VR技术的装饰装修的三维可视化方法，通过采用两套可切换的数据存储，在实现便于不同人员探讨以及观看的基础上，减少实地进入隧道的带来的不便，实效性更强，效率更高，不仅可以用来技术层面的探讨，同时还能更加全面观察隧道内部的施工细节，增强不同人群观看时的互动性和观赏性，打破现有的纯数据建模对非专业人员观看时的局限性，而对于技术人员而言，也能够身临其境的观察隧道内部围岩以及应力的变化。

具体实施方式

实施例：一种基于VR技术的装饰装修的三维可视化方法，包括以下步骤：

第一步：用全景相机分别拍摄隧道的三维全景图，将速调的三维全景图分别导入到360°全景图拼接软件进行拼接形成三维场景模型。

第二步：采用数值模拟软件进行工程数值建模并计算；采用可视化与后处理软件处理数值模拟的结果文件，采用虚拟现实语言编辑器处理可视化与后处理软件输出的结果文件。

第三步：通过VR设备观看隧道三维场景模型或在隧道三维场景模型中漫游。

全景相机，用于拍摄隧道的三维全景图，360°全景图拼接模块，利用360°全景图拼接软件将所述全景相机拍摄的隧道的三维全景图制作成三维场景模型，存储模块，用于存隧道的三维场景模型，选择操作模块，用于获取用户对隧道三维场景模型的选择指令及操作指令，显示设备，根据用户的选择指令及操作指令，用于显示隧道场景模型，VR设备，用于用户观看隧道模型，或在隧道场景模型中漫游，控制器，所述控制器分别与360°全景图拼接模块、存储模块、选择操作模块和显示设备电信号连接，步骤二中，数值模拟软件为ANSYS；建模与计算过程包括，按照工程实际情况建立几何模型，设置模型材料、边界条件、外界荷载，最后对模型进行计算分析，并将最终结果输出为rst格式文件，步骤二中，采用的可视化与后处理软件为EnSight；对数值模拟的结果文件的处理包括首选项设置、选择着色变量、部件位移计算、元素变量着色更改为节点变量着色，并将该结果文件输出为VRML格式文件，步骤二中，采用的虚拟现实建模语言编辑器为VrmlPad；对可视化与后处理软件输出结果文件的处理包括，视点节点修改、空间背景节点修改、增添导航节点、增添点光源节点，步骤二中，进行全景展示时包括在steam平台添加BS Contact浏览器，设置游戏模式，采用VR头盔全景体验，所述VR设备包括VR眼镜和手持遥控器，所述VR眼镜用于观看各个三维场景模型，所述手持遥控器用于用户通过手势或所述手持遥控器上的按键输入控制指令在各个三维场景模型中漫游，数值模拟软件采用ANSYS，建立工程案例的数值模型，并按照隧道工程地质情况建立几何模型，设置模型材料、边界条件、外界荷载等，最后对模型所受的应力、位移等进行计算分析，并将最终计算结果保存为rst文件格式，采用的可视化与后处理软件为EnSight软件，在有限元分析和计算流体动力学等后处理可视化仿真中有广泛应用，隧道工程数值模拟的数据转换与耦合采用EnSight10.2版本软件完成，EnSight作为数值模拟数据处理和转换程序，主要通过ANSYS Rrsults阅读器功能读取ANSYS软件输出的“*.rst”格式文件，然后对读取的文件进行首选项设置、选择着色变量、部件位移计算、元素变量着色更改为节点变量着色等处理，最终保存输出为VRML文件，首先在编辑→首选项→调色板中选中连续着色单元变量并保存至首选项文件；在颜色/透明度中根据需要选择相应的着色变量，以位移云图为例选中Displacement；若计算模型为元素变量着色时，可通过EnSight计算器函数ElemToNode将元素变量更改为相应的节点变量着色；若输出的模型为位移云图时，需在工具栏中选中位移→Displacement，并进行位移计算；最终将处理后的文件通过文件→输出→几何实体→VRML，保存为wrl格式文件，采用的虚拟现实建模语言编辑器为VrmlPad，VrmlPad是VRML文件专用编辑器，具有VRML代码读取、编辑、调试等功能，是一款功能强大又简单快捷的VRML源代码编辑器，采用VrmlPad编辑器打开wrl格式文件，根据自己实际需求选择是否增添修改空间背景节点，如需增添空间背景节点，在场景树中添加空间背景(Backgroung)节点，编写用于设定天空背景上需要着色位置的空间角的skyAngle域的域值、用于设定天空着色的颜色的skyColor域的域值、用于设定地面背景上需要着色位置的空间角的groundAngle域的域值、用于设定对地面背景着色的一系列RGB颜色的groundColor域的域值；根据所建模型的坐标点对场景树中的视点(Viewpoint)节点中用于设定视点在VRML场景中的空间位置的position域的域值、用于设定一个空间朝向(浏览者面对的方向)的orientation域的域值、用于设定视点中视角的大小的fieldOfView域的域值进行修改；在场景树中增添导航NavigationInfo节点，编写用于设定打开或关闭替身头灯的headlight域的域值、用于设定浏览者漫游类型的type域的域值、用于设定浏览者在场景中进行的速度的speed域的域值、用于设定用户能够观察到的最大距离的visibilityLimit域的域值；在场景树中添加用于生成一个点光源的点光源PointLight节点，编写用于设定该点光源是否为打开状态的on域的域值、用于设定点光源在当前坐标系中的位置的location域的域值、用于设定点光源的辐射半径值的radius域的域值、用于设定点光源的明亮度的Intensity域的域值，采用的虚拟现实设备为HTC设备；采用HTC设备体验，打开steam平台→添加游戏→添加非steam游戏→浏览→选中BS Contact浏览器→添加所选程序，BS Contact浏览器添加成功后可在库→所有游戏处找到BS Contact浏览器，选择开始游戏，通过File→open stereo lmage打开VRML文件，单击鼠标右键选择移动→游戏模式，带上VR头盔可进行数值模拟的全景体验，存储模块中还包括报价计算模块以及施工记录模块，括报价计算模块用于根据各个三维场景模型中的各预设装修用品三维模型的关联价格生成报价清单，并显示所述报价清单，施工记录模块用来记录即将施工位置可能遇到的技术难题以及暂定的多个解决方案，便于技术人员探讨以及攻克难题，同时，列举出别的隧道遇到的类似的技术难题案例，数据建模和全景照片存储于不同位置，彼此不相互干扰，在操作手持遥控器选择不同的模式观看时，通过控制模块切换至不同的数据通道。

通过采用数据建模和实景图面存储，并且在两个不同的全景视角灵活切换，便于专业人员探讨技术层面的专业问题，同时，方便普通人员观看隧道的工作进展以及隧道内部的不同位置的细图，灵活且便捷。

通过采用两套可切换的数据存储，在实现便于不同人员探讨以及观看的基础上，减少实地进入隧道的带来的不便，实效性更强，效率更高，不仅可以用来技术层面的探讨，同时还能更加全面观察隧道内部的施工细节，增强不同人群观看时的互动性和观赏性，打破现有的纯数据建模对非专业人员观看时的局限性，而对于技术人员而言，也能够身临其境的观察隧道内部围岩以及应力的变化。

本发明的工作原理：

第一步：用全景相机分别拍摄隧道的三维全景图，将速调的三维全景图分别导入到360°全景图拼接软件进行拼接形成三维场景模型；

第二步：采用数值模拟软件进行工程数值建模并计算；采用可视化与后处理软件处理数值模拟的结果文件，采用虚拟现实语言编辑器处理可视化与后处理软件输出的结果文件；

第三步：打开显示设备，操作手持遥控器选择观看模式，佩戴VR眼镜；

第四步：通过VR设备观看隧道三维场景模型或在隧道三维场景模型中漫游。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的装饰装修的三维可视化方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：用全景相机分别拍摄隧道的三维全景图，将速调的三维全景图分别导入到360°全景图拼接软件进行拼接形成三维场景模型。

第二步：采用数值模拟软件进行工程数值建模并计算；采用可视化与后处理软件处理数值模拟的结果文件，采用虚拟现实语言编辑器处理可视化与后处理软件输出的结果文件。

第三步：通过VR设备观看隧道三维场景模型或在隧道三维场景模型中漫游。

2.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的装饰装修的三维可视化方法，其特征在于：全景相机，用于拍摄隧道的三维全景图，360°全景图拼接模块，利用360°全景图拼接软件将所述全景相机拍摄的隧道的三维全景图制作成三维场景模型，存储模块，用于存隧道的三维场景模型，选择操作模块，用于获取用户对隧道三维场景模型的选择指令及操作指令，显示设备，根据用户的选择指令及操作指令，用于显示隧道场景模型，VR设备，用于用户观看隧道模型，或在隧道场景模型中漫游，控制器，所述控制器分别与360°全景图拼接模块、存储模块、选择操作模块和显示设备电信号连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的装饰装修的三维可视化方法，其特征在于：步骤二中，数值模拟软件为ANSYS；建模与计算过程包括，按照工程实际情况建立几何模型，设置模型材料、边界条件、外界荷载，最后对模型进行计算分析，并将最终结果输出为rst格式文件。

4.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的装饰装修的三维可视化方法，其特征在于：步骤二中，采用的可视化与后处理软件为EnSight；对数值模拟的结果文件的处理包括首选项设置、选择着色变量、部件位移计算、元素变量着色更改为节点变量着色，并将该结果文件输出为VRML格式文件。

5.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的装饰装修的三维可视化方法，其特征在于：步骤二中，采用的虚拟现实建模语言编辑器为VrmlPad；对可视化与后处理软件输出结果文件的处理包括，视点节点修改、空间背景节点修改、增添导航节点、增添点光源节点。

6.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的装饰装修的三维可视化方法，其特征在于：步骤二中，进行全景展示时包括在steam平台添加BS Contact浏览器，设置游戏模式，采用VR头盔全景体验。

7.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的装饰装修的三维可视化方法，其特征在于：所述VR设备包括VR眼镜和手持遥控器，所述VR眼镜用于观看各个三维场景模型，所述手持遥控器用于用户通过手势或所述手持遥控器上的按键输入控制指令在各个三维场景模型中漫游。