CN116258822B - 基于元宇宙的三维引擎边界限定方法、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及三维引擎元宇宙模型技术领域，特别涉及一种基于元宇宙的三维引擎边界限定方法、设备及存储介质，该方法包括：读取待检测模型的网格属性，进行描边处理，获取全部顶点，组成顶点集合；遍历顶点集合，将所有顶点坐标转化为世界坐标，并将所有世界坐标顶点投影至地面得到投影坐标，组成描边点阵；获取待检测模型中心点投影点；以待检测模型中心点投影点为平面坐标中心点，根据描边点阵中的点的投影坐标，计算相对于平面坐标中心点的斜率和距离；相同斜率下，选取距离中心点投影点直线距离最远的投影坐标作为描边坐标，遍历所有斜率，得到全部描边坐标；由中心点投影点向全部描边坐标发射检测射线，形成待检测模型的实时检测面。
Description
技术领域
本发明涉及三维引擎元宇宙模型技术领域，具体为一种基于元宇宙的三维引擎边界限定方法、设备及存储介质。
背景技术
三维引擎是一种虚拟模型，是将现实中的物质抽象为多边形或者各种曲线等表现形式，通过在三维底层图形技术的基础上，封装硬件操作与三维图形算法，形成普遍意义上的三维交互引擎，从而提供三维图形环境进行元宇宙的二次开发等。
在三维引擎编辑器中如果想要达到移动物体的边界限定的效果，一般使用两种处理方法：一种是在边界处搭建三维透明墙体，运用三维引擎自带的物理系统进行计算，从而达到边界限定的效果。然而由于大部分检测模型需要被控制（如人物、车辆等），在物理系统重力、阻力、摩擦力等多重作用下，检测模型的坐标、角度等属性易发生畸变，导致准确性大幅降低；另一种方式在边界处运用碰撞体检测，当检测模型抵达边界时，触发碰撞检测调用方法限制检测模型继续向该方向产生位移，从而达到边界限定的效果。这种方式在检测模型触及边界由其内部做出限定反馈，因而定位相对准确，但当检测模型移动速度较快时，便会出现漏洞，检测模型已经穿越碰撞体，碰撞体却还未及时反馈碰撞检测，导致检测模型嵌入或穿过边界，具有不稳定性。
发明内容
本发明为解决上述的问题，本发明第一方面提供了一种基于元宇宙的三维引擎边界限定方法，其方案步骤如下：
S1、读取待检测模型的网格属性，进行描边处理，获取全部顶点，组成顶点集合；
S2、遍历顶点集合，将所有顶点坐标转化为世界坐标，并将所有世界坐标顶点投影至地面得到投影坐标，组成描边点阵；
S3、获取待检测模型中心点投影点；
S4、以待检测模型中心点投影点为平面坐标中心点，根据描边点阵中的点的投影坐标，计算相对于平面坐标中心点的斜率和距离；
S5、相同斜率下，选取距离中心点投影点直线距离最远的投影坐标作为描边坐标，遍历所有斜率，得到全部描边坐标；
S6、由中心点投影点向全部描边坐标发射检测射线，形成待检测模型的实时检测面，基于实时检测面，实现对待检测模型移动情况下的边界限定。
所述方法旨在运用新思路规避传统边界限定带来的弊端，为三维引擎使用者提供稳定准确的边界限定计算方法。
进一步的，所述基于实时检测面，实现对待检测模型移动情况下的边界限定，包括以下操作：
若检测射线描边坐标与边界区域的距离小于等于位移限制阈值，则限制待检测模型向该检测射线方向产生位移；
若检测射线描边坐标与边界区域的距离大于位移限制阈值，则解除对位移方向的限制。
进一步的，所述基于实时检测面，实现对待检测模型移动情况下的边界限定，还包括以下操作：若实时检测面的检测射线的描边坐标与边界坐标重合，则锁定检测射线的方向，当待检测模型继续向该方向发生位移时，则对待检测模型执行移动方法无效化。
在第一方面的一些实现方式中，所述S2还包括获取地面高度数值，将顶点集合中所有世界坐标顶点坐标值的Y值数值，替换为地面高度数值。
进一步的，所述S3还包括获取地面高度数值，将世界坐标中心点坐标值的Y值数值替换为地面高度数值。
在第一方面的一些实现方式中，所述S5采用冒泡排序的方法选取距离中心点投影点直线距离最远的投影坐标作为描边坐标。
在第一方面的一些实现方式中，所述S5中得到全部描边坐标后，还包括删除描边点阵中除描边坐标和中心点投影点之外的其余投影坐标。
本发明第二方面提供了一种基于元宇宙的三维引擎边界限定系统，所述系统包括：
描边处理模块，用于读取待检测模型的网格属性，进行描边处理，获取全部顶点，组成顶点集合；
投影模块，用于遍历顶点集合，将所有顶点坐标转化为世界坐标，并将所有世界坐标顶点投影至地面得到投影坐标，组成描边点阵；
所述投影模块，还用于获取待检测模型中心点投影点；
描边坐标模块，用于以待检测模型中心点投影点为平面坐标中心点，根据描边点阵中的点的投影坐标，计算相对于平面坐标中心点的斜率和距离；
所述描边坐标模块，还用于相同斜率下，选取距离中心点投影点直线距离最远的投影坐标作为描边坐标，遍历所有斜率，得到全部描边坐标；
边界限定模块，用于由中心点投影点向全部描边坐标发射检测射线，形成待检测模型的实时检测面，基于实时检测面，实现对待检测模型移动情况下的边界限定。
第三方面提供了一种基于元宇宙的三维引擎边界限定设备，包括处理器和存储器，其中，所述处理器执行所述存储器中保存的程序数据时实现如上所述的基于元宇宙的三维引擎边界限定方法。
第四方面提供了一种计算机可读介质，用于存储控制程序数据，其中，所述控制程序数据被处理器执行时实现如上所述的基于元宇宙的三维引擎边界限定方法。
本发明的有益效果在于：
1.高准确性的边界检测限定：由于计算方式是由待检测模型内部进行描边投影，建立检测面的方式实现，能够保证所有不规则待检测模型达到精准检测，并且适用于待检测模型间的检测，同时能够避免三维引擎物理系统带来的负面影响；
2.强稳定性的边界检测机制：检测面的检测机制是每一帧进行一次检测，待检测模型速度再快也能捕捉到位置变化，不会出现待检测模型穿模情况；
3.本发明方法适用范围广，可适用于多种场景，如：
（1）待检测模型自由摆放边界限定。即使待检测模型跟随输入端移动速度再快，也能完成边界限定；
（2）不规则待检测模型拼接边界限定。待检测模型的描边投影非常精确，可实现不规则物体之间交叉检测；
（3）待检测模型形变更新，动态改变限定。检测面为实时刷新，实时更新，当待检测模型发生形变时，投影集合随即改变，生成新的检测面，实现限定范围的更新检测。
附图说明
图1为基于元宇宙的三维引擎边界限定方法的流程示意图；
图2为基于元宇宙的三维引擎边界限定系统结构示意图；
图3为描边点阵和中心点投影点；
图4为描边点阵筛选后的结构示意图；
图5为实时检测面的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。实施例：参见图1-图5，本发明提供了一种基于元宇宙的三维引擎边界限定方法，具体步骤实现如下：
步骤一：读取待检测模型的网格属性，进行描边处理，获取全部顶点，组成顶点集合；
首先对待检测模型进行描边处理，读取待检测模型的网格属性MeshFilter，通过三维引擎内置方法MeshFilter.vertices获取待检测模型全部网格的顶点集合。
步骤二：遍历顶点集合，将所有顶点坐标转化为世界坐标，并将所有世界坐标顶点投影至地面得到投影坐标，组成描边点阵；
遍历顶点集合，三维引擎内置有点位转化方法，运用点位转化方法将顶点集合中的顶点坐标全部转化为世界坐标；
进一步的，获取地面高度数值，将顶点集合中所有顶点坐标值的Y值数值，替换为地面高度数值，进而将所有世界坐标顶点投影至地面，通过建立描边点阵列表APList<Vector3>，将所有更新后的顶点集合存入到该描边点阵列表中。
步骤三：获取待检测模型中心点投影点；
获取待检测模型的中心点坐标，并将中心点坐标转化为世界坐标，同样将世界坐标中心点坐标值的Y值数值替换为地面高度数值，将待检测模型的中心点投影至地面，获得待检测模型中心点投影点，记为Vector3(x0,y0,z0)。
步骤四：以待检测模型中心点投影点为平面坐标中心点，根据描边点阵中的点的投影坐标，计算相对于平面坐标中心点的斜率和距离；
以待检测模型中心点投影点为平面坐标中心点，处理描边点阵，通过遍历APList<Vector3>中存储的所有点位的投影坐标，通过斜率公式k=(z-z0)/(x-x0)（x0，z0为中心点投影的X轴数值和Z轴数值），计算出所有顶点的投影坐标在地面二维坐标上的斜率并进行记录；
进一步的，根据两点间距离公式，计算各顶点投影点到平面坐标中心点的距离并进行记录。
步骤五：相同斜率下，选取距离中心点投影点直线距离最远的投影坐标作为描边坐标，遍历所有斜率，得到全部描边坐标；
通过将相同斜率的投影坐标，采用冒泡排序的方法选取距离中心点投影点直线距离最远的投影坐标，即描边投影，新建并记录于描边字典ProCoorDir<Vector3,distance>中得到待检测模型最远距离的描边集合。
在此可以删除描边点阵中除描边坐标和中心点投影点之外的其余投影坐标。
步骤六：由中心点投影点向全部描边坐标发射检测射线，形成待检测模型的实时检测面，基于实时检测面，实现对待检测模型移动情况下的边界限定；
通过遍历ProCoorDir字典，调用三维引擎的射线检测方法，由中心点投影点向描边集合中各描边投影方向发射等同于其距离的射线群，该射线群即为当前待检测模型的实时检测面。
当待检测模型发生移动时，实时检测面运行并开启检测。
作为具体的实施方式，当待检测模型移动至边界时，实时检测面的检测射线识别到边界区域，该边界区域指当前场景下的所有含碰撞体积的物体，如墙体、石块、箱子等，若检测射线描边坐标与边界区域的距离小于等于位移限制阈值，则自动限制待检测模型向该检测射线方向产生位移；当实时检测面的检测射线的描边坐标与边界坐标重合，则锁定检测射线的方向，当待检测模型继续向该方向发生位移时，则对待检测模型执行移动方法无效化，防止待检测模型嵌入或穿过边界；当待检测模型离开边界时，实时检测面检测到射线与边界分开，检测射线描边坐标与边界区域的距离大于位移限制阈值，则解除对位移方向的限制，并且当实时检测面识别不到边界区域时，即检测射线描边坐标与边界区域的距离大于等于边界距离阈值，实时检测面自动关闭，节省资源，减少系统内耗。因此，由于检测面属于待检测模型属性，且边界判定时由其内部完成限定反馈，并在每一帧完成一次实时检测，因而能够充分确保边界限定计算的准确性和稳定性。
下面以一个具体实施例来详细描述本发明基于元宇宙的三维引擎边界限定方法：
（1）首先读取待检测模型的网格属性MeshFilter，通过三维引擎内置方法MeshFilter.vertices获取顶点集合；
（2）遍历顶点集合，运用三维引擎的内置方法TransformPoint()，将顶点集合中的顶点坐标全部转化为世界坐标；
（3）获取地面高度数值，并将顶点集合坐标值的Y轴数值，全部替换为地面高度数值；并新建一个描边点阵列表APList<Vector3>，将所有更新后的顶点集合存入该列表中；
（4）获取待检测模型中心点，同样将坐标值Y轴数值替换为地面高度数值，获得待检测模型中心点投影点，记为Vector3(x0,y0,z0)；
（5）调用Select_Dir()方法，该方法会遍历APList中存储的所有点位投影坐标，通过斜率公式k=(z-z0)/(x-x0)（x0，z0为中心点投影的X轴数值和Z轴数值），计算出所有投影坐标在地面二维坐标上的斜率；
（6）调用Select_Comp()方法，该方法会将相同斜率的投影坐标，用冒泡排序的方式选取距离中心投影点最远直线距离的投影坐标，即描边投影，新建并记录于描边字典ProCoorDir<Vector3,distance>中，并删除其余投影点（投影坐标与中心投影点距离采用两点间距离公式d=√[(x1-x2)²+(y1-y2)²]进行计算）；
（7）调用Create_RayArea()方法，该方法遍历ProCoorDir字典，并调用三维引擎射线检测方法Physics.Raycast()，在中心投影点向各个描边投影方向发射等同于其距离的射线群，该射线群即为当前待检测模型的实时监测面；
（8）待检测模型发生移动时，实时监测面运行并开启检测，当collider参数生成返回值时（射线与边界发生接触），调用LockDir()方法，锁定当前描边投影方向，当待检测模型继续向该方向发生位移时，跳出该函数执行（移动方法无效化）;
（9）当待检测模型停止移动时，结束实时监测面的运行及检测；
（10）当检测返回参数collider为空时（射线与边界分开了），调用UnLockDir()方法，解除对之前的描边投影方向的限制，待检测模型可以重新向该方向做位移动作。
此外，本发明提供了一种基于元宇宙的三维引擎边界限定系统，所述系统包括：
描边处理模块用于读取待检测模型的网格属性，进行描边处理，获取全部顶点，组成顶点集合；
投影模块用于遍历顶点集合，将所有顶点坐标转化为世界坐标，并将所有世界坐标顶点投影至地面得到投影坐标，组成描边点阵；还用于获取待检测模型中心点投影点；
描边坐标模块用于以待检测模型中心点投影点为平面坐标中心点，根据描边点阵中的点的投影坐标，计算相对于平面坐标中心点的斜率和距离；还用于相同斜率下，选取距离中心点投影点直线距离最远的投影坐标作为描边坐标，遍历所有斜率，得到全部描边坐标；
边界限定模块用于由中心点投影点向全部描边坐标发射检测射线，形成待检测模型的实时检测面，基于实时检测面，实现对待检测模型移动情况下的边界限定；
边界限定模块还用于当待检测模型发送移动，实时检测面运行并开启检测。当待检测模型移动至边界时，实时检测面识别到边界区域，自动限制待检测模型向该方向继续产生位移；
当实时检测面的检测射线与边界发生接触，则锁定当前描边投影的方向，当待检测模型继续向该方向发生位移时，则对待检测模型执行移动方法无效化，防止待检测模型嵌入或穿过边界；
当待检测模型离开边界时，实时检测面检测到射线与边界分开，解除对之前的描边投影方向的限制，并且当实时检测面识别不到边界区域时，实时检测面自动关闭。
再者，本发明还提供了一种基于元宇宙的三维引擎边界限定设备，包括处理器和存储器，其中，所述处理器执行所述存储器中保存的程序数据时实现基于元宇宙的三维引擎边界限定方法。
最后，本发明还提供了一种计算机可读介质，用于存储控制程序数据，其中，所述控制程序数据被处理器执行时实现基于元宇宙的三维引擎边界限定方法。
Claims (8)
1.基于元宇宙的三维引擎边界限定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、读取待检测模型的网格属性，进行描边处理，获取全部顶点，组成顶点集合；
S2、遍历顶点集合，将所有顶点坐标转化为世界坐标，并将所有世界坐标顶点投影至地面得到投影坐标，组成描边点阵；
S3、获取待检测模型中心点投影点；
S4、以待检测模型中心点投影点为平面坐标中心点，根据描边点阵中的点的投影坐标，计算相对于平面坐标中心点的斜率和距离；
S5、相同斜率下，选取距离中心点投影点直线距离最远的投影坐标作为描边坐标，遍历所有斜率，得到全部描边坐标；
S6、由中心点投影点向全部描边坐标发射检测射线，形成待检测模型的实时检测面，基于实时检测面，实现对待检测模型移动情况下的边界限定，包括以下操作：
若检测射线描边坐标与边界区域的距离小于等于位移限制阈值，则限制待检测模型向该检测射线方向产生位移；
若检测射线描边坐标与边界区域的距离大于位移限制阈值，则解除对位移方向的限制；
若实时检测面的检测射线的描边坐标与边界坐标重合，则锁定检测射线的方向，当待检测模型继续向该方向发生位移时，则对待检测模型执行移动方法无效化。
2.根据权利要求1所述的基于元宇宙的三维引擎边界限定方法，其特征在于，所述S2还包括获取地面高度数值，将顶点集合中所有世界坐标顶点坐标值的Y方向数值，替换为地面高度数值。
3.根据权利要求1所述的基于元宇宙的三维引擎边界限定方法，其特征在于，所述S3还包括获取地面高度数值，将世界坐标中心点投影点坐标值的Y方向数值替换为地面高度数值。
4.根据权利要求1所述的基于元宇宙的三维引擎边界限定方法，其特征在于，所述S5采用冒泡排序的方法选取距离中心点投影点直线距离最远的投影坐标作为描边坐标。
5.根据权利要求1所述的基于元宇宙的三维引擎边界限定方法，其特征在于，所述S5中得到全部描边坐标后，还包括删除描边点阵中除描边坐标和中心点投影点之外的其余投影坐标。
6.基于元宇宙的三维引擎边界限定系统，其特征在于，包括：
描边处理模块，用于读取待检测模型的网格属性，进行描边处理，获取全部顶点，组成顶点集合；
投影模块，用于遍历顶点集合，将所有顶点坐标转化为世界坐标，并将所有世界坐标顶点投影至地面得到投影坐标，组成描边点阵；
所述投影模块，还用于获取待检测模型中心点投影点；
描边坐标模块，用于以待检测模型中心点投影点为平面坐标中心点，根据描边点阵中的点的投影坐标，计算相对于平面坐标中心点的斜率和距离；
所述描边坐标模块，还用于相同斜率下，选取距离中心点投影点直线距离最远的投影坐标作为描边坐标，遍历所有斜率，得到全部描边坐标；
边界限定模块，用于由中心点投影点向全部描边坐标发射检测射线，形成待检测模型的实时检测面，基于实时检测面，实现对待检测模型移动情况下的边界限定，具体操作如下：
若检测射线描边坐标与边界区域的距离小于等于位移限制阈值，则限制待检测模型向该检测射线方向产生位移；
若检测射线描边坐标与边界区域的距离大于位移限制阈值，则解除对位移方向的限制；
若实时检测面的检测射线的描边坐标与边界坐标重合，则锁定检测射线的方向，当待检测模型继续向该方向发生位移时，则对待检测模型执行移动方法无效化。
7.基于元宇宙的三维引擎边界限定设备，其特征在于，包括处理器和存储器，其中，所述处理器执行所述存储器中保存的程序数据时实现所述权利要求1-5中任一项所述的基于元宇宙的三维引擎边界限定方法。
8.一种计算机可读介质，其特征在于，用于存储控制程序数据，其中，所述控制程序数据被处理器执行时实现所述权利要求1-5任一项所述的基于元宇宙的三维引擎边界限定方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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