CN116385608B - 一种虚拟人物的跑步路线轨迹重现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种虚拟人物的跑步路线轨迹重现方法，涉及三维模拟技术领域，包括S1、模型建模、S2、模型渲染、S3、骨骼绑定变装、S4、地型地图渲染、S5、路线人物渲染和S6、动画绘制与播放。本发明通过选择不同的虚拟人物和装备来实现个性化定制，虚拟人物的渲染采用了骨骼绑定可变装技术，可以实现人物在不同场景下的穿着变化，而虚拟路线则可以根据用户选择的场景进行渲染，包括城市、山地、草地等多种地型，同时支持多种天气效果，采用了三维渲染引擎，通过对虚拟人物和虚拟路线的渲染，实现了高度逼真的场景效果。
Description
技术领域
本发明涉及三维模拟技术领域，具体为一种虚拟人物的跑步路线轨迹重现方法。
背景技术
三维建模技术生成的三维模型是物体的多边形表示，通常用计算机或者其他视频设备进行显示，显示的物体可以是现实世界的实体，也可以是虚构的物体，电影行业将它们用于活动的人物、物体以及现实电影：视频游戏产业将它们作为计算机与视频游戏中的资源：在科学领域将它们作为化合物的精确模型：建筑业将它们用来展示提议的建筑物或者风景表现；
但是现有的户外跑步的过程中，容易受到气候环境的变化和时间的影响，如果遇到下雨或者气候异常的时候，就无法进行户外跑步，且在进行户外跑步的过程中，还需要有空余的时间才能去跑步，同时在进行跑步的过程中，只能自己一个人跑步，如果约好友一起进行跑步，还需要寻找合适的时间跟地点，则就会导致在进行跑步的过程中受到很多的制约性，不能随时随地进行跑步，不够编辑与适用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种虚拟人物的跑步路线轨迹重现方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种虚拟人物的跑步路线轨迹重现方法，包括以下步骤：
S1、模型建模，通过使用三维建模技术创建虚拟人物，用创建虚拟人物可穿戴装备的模型，并在建模完成后，对模型外部进行贴图；
S2、模型渲染，使用三维渲染引擎技术，对通过三维建模技术建模完成的虚拟人物和装备模型进行渲染，并在渲染过程中通过渲染算法，把模型渲染成高质量的图像；
S3、骨骼绑定变装，采用骨骼绑定技术，实现虚拟人物和装备模型的动作和形态的自然过渡，且使用户根据自己的喜好更改虚拟人物和装备的颜色、质地和样式等属性；
S4、地型地图渲染，采用三维地型地图渲染技术，将现实中的跑步路线的数据转化为虚拟的三维地型地图，并在转换的过程中，与现有的地图软件联网参考，且地图软件包括高德和百度地图，以现有的地图软件里面的图形参数为基础进行虚拟渲染；
且S4包括高度调整设定、坡度调整设定、障碍物调整设定和环境渲染，且在渲染过程中，通过高度调整设定对地图中的地型高度进行设定调整，并可以根据用户自己运动区域附近的实际情况进行调整，且根据坡度调整设定，对设定后的地型高度进行微调，微调成运动区域附近的地型坡度一样，还可以根据障碍物调整设定，对运动过程路线中添加设定不同的障碍物，并根据每天实际情况调整障碍物，且还可以通过环境渲染对每天的天气和季节进行渲染切换，使地图渲染为更加贴合实际的情况；
S5、路线人物渲染，通过三维渲染引擎渲染虚拟人物和虚拟路线的图像，并在虚拟路线渲染过程中，可以根据路线规划算法和结合实际情况调整路线的长度、起点和终点等属性；
且S5中包括路线渲染和路线等级设定，通过路线渲染在虚拟路线渲染过程中，可以根据实际情况调整路线的长度、起点和终点等属性，并通过路线等级设定对路线中的路过的坡度倾斜度数和路线长度以及路线中障碍物的数量进行调整，坡度倾斜度越大和路线长度越长以及路线中障碍物越多，且路线等级越高；
S6、动画绘制与播放，使用三维动画绘制技术，对虚拟人物和装备的动作和形态进行流畅过渡处理，并通过三维动画播放技术，可以让用户在跑步过程中观看虚拟人物的动态表现，且进入虚拟环境时需要佩戴VR眼镜并进行联网，同时在使用的过程中，还会跟外部的智能跑步机进行联网；
S6中包括动作设定和形态设定实时反馈，通过动作设定提前对虚拟人物的动作进行设定，在跑步过程中可以做出设定的动作，同时配合设定的动作对还能作出配套的动态，并通过三维动画播放技术，可以让用户在跑步过程中观看虚拟人物的动态表现。
优选的，所述S1中包括模型数据库和模型搭配蒙皮，在进行虚拟人物和装备建模的过程中，把建模完成后的各项数据通过计算机终端进行存储，并在存储的过程中对建模完成的特征进行标识，后期在使用的过程中通过各个模型数据的查询，寻找自己喜欢的模型，并通过对建模后的模型外部进行蒙皮处理，对模型外部进行蒙皮套图设计，把提前设定好的皮肤模板套到模型外部，并对皮肤蒙皮后对皮肤的局部进行贴画微调。
优选的，所述S2中包括光线渲染、材质渲染和纹理渲染，通过光线渲染根据不同的光线对模型进行渲染，且通过材质渲染对模型外部的材质进行渲染调节，调整成自己喜欢的材质，并通过纹理渲染对模型的纹理进行调节渲染，调节模型的质感，通过调节模型的渲染参数调整图像的表现形式；
且渲染算法包括纹理渲染算法：
其中，为纹理渲染值：/>为渲染值聚集范围，/>为阈值，其取值为渲染隶属度等于0.5时的渲染值；
且渲染算法还包括光线渲染算法：
=/>=/>
其中，为BRDF，/>为着色点触的法线向量，/>和/>为入射和出射光线的方向，为出射光的辐射率，/>为光的辐照度，/>为入射光的辐射率，/>为/>和/>的夹角大小，BRDF为沿着/>方向的反射辐射率与沿着/>方向的入射辐照度的比值；
且渲染算法还包括材质渲染算法：
其中，为介质的折射率是指光线从真空折射入到该介质中，光线从介质/>折射到介质/>，射角/>的正弦跟折射角/>的正弦之比，也等于光线在介质/>中的速度和光线介质a的速度比，/>为介质一的折射率，/>为介质二的折射率，/>光线在介质一中的传播速度，/>为光线在介质二中的传播速度。
优选的，所述S3包括骨骼信息参数定制和动作形态设定，通过骨骼信息参数定制的方法，可以让用户按照自己的身体参数进行骨骼定制，或者根据用户喜欢的骨骼参数进行定制，并通过动作形态设定方法，使用可变装技术让用户根据自己的喜好，更改虚拟人物和装备的颜色、质地和样式以及动作设定等属性。
优选的，所述S5中还包括外部联网的步骤，在使用过程中可以通过发送网络链接的方式邀请好友一起参见虚拟环境进行跑步，并且网络链接还可以进行转发，且转发次数最多只能为三次，且会联网大数据查询聊天频率，确定转发的好友是否为经常聊天的好友，如果是则会转发成功，如果不是则链接发送失败，且在点击登录的时候会显示IP地址，并在登录的过程中，通过连接麦克风可以进行语音交流。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过选择不同的虚拟人物和装备来实现个性化定制，虚拟人物的渲染采用了骨骼绑定可变装技术，可以实现人物在不同场景下的穿着变化，而虚拟路线则可以根据用户选择的场景进行渲染，包括城市、山地、草地等多种地型，同时支持多种天气效果，采用了三维渲染引擎，通过对虚拟人物和虚拟路线的渲染，实现了高度逼真的场景效果；
2、本发明还采用了三维动画绘制和播放技术，可以实现虚拟人物在运动过程中的流畅动作，增强了用户的真实感受，并实现了虚拟人物可穿戴装备和跑步路线轨迹的高度逼真渲染和流畅动画演绎，为用户提供了一种全新的跑步体验，且能够将现实中的跑步场景转化为高度逼真的虚拟体验，并让用户可以根据自己的需求和喜好，自由地选择虚拟人物和装备，选择虚拟路线和地型，以获得更加个性化的跑步体验。
附图说明
图1为本发明实施例提供整体方法流程图。
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做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。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种虚拟人物的跑步路线轨迹重现方法，包括以下步骤：
S1、模型建模，通过使用三维建模技术创建虚拟人物，用创建虚拟人物可穿戴装备的模型，并在建模完成后，对模型外部进行贴图；
S2、模型渲染，使用三维渲染引擎技术，对通过三维建模技术建模完成的虚拟人物和装备模型进行渲染，并在渲染过程中通过渲染算法，把模型渲染成高质量的图像；
S3、骨骼绑定变装，采用骨骼绑定技术，实现虚拟人物和装备模型的动作和形态的自然过渡，且使用户根据自己的喜好更改虚拟人物和装备的颜色、质地和样式等属性；
S4、地型地图渲染，采用三维地型地图渲染技术，将现实中的跑步路线的数据转化为虚拟的三维地型地图，并在转换的过程中，与现有的地图软件联网参考，且地图软件包括高德和百度地图，以现有的地图软件里面的图形参数为基础进行虚拟渲染；
且S4包括高度调整设定、坡度调整设定、障碍物调整设定和环境渲染，且在渲染过程中，通过高度调整设定对地图中的地型高度进行设定调整，并可以根据用户自己运动区域附近的实际情况进行调整，且根据坡度调整设定，对设定后的地型高度进行微调，微调成运动区域附近的地型坡度一样，还可以根据障碍物调整设定，对运动过程路线中添加设定不同的障碍物，并根据每天实际情况调整障碍物，且还可以通过环境渲染对每天的天气和季节进行渲染切换，使地图渲染为更加贴合实际的情况；
S5、路线人物渲染，通过三维渲染引擎渲染虚拟人物和虚拟路线的图像，并在虚拟路线渲染过程中，可以根据路线规划算法和结合实际情况调整路线的长度、起点和终点等属性；
且S5中包括路线渲染和路线等级设定，通过路线渲染在虚拟路线渲染过程中，可以根据实际情况调整路线的长度、起点和终点等属性，并通过路线等级设定对路线中的路过的坡度倾斜度数和路线长度以及路线中障碍物的数量进行调整，坡度倾斜度越大和路线长度越长以及路线中障碍物越多，且路线等级越高；
S6、动画绘制与播放，使用三维动画绘制技术，对虚拟人物和装备的动作和形态进行流畅过渡处理，并通过三维动画播放技术，可以让用户在跑步过程中观看虚拟人物的动态表现，且进入虚拟环境时需要佩戴VR眼镜并进行联网，同时在使用的过程中，还会跟外部的智能跑步机进行联网；
S6中包括动作设定和形态设定实时反馈，通过动作设定提前对虚拟人物的动作进行设定，在跑步过程中可以做出设定的动作，同时配合设定的动作对还能作出配套的动态，并通过三维动画播放技术，可以让用户在跑步过程中观看虚拟人物的动态表现。
S1中包括模型数据库和模型搭配蒙皮，在进行虚拟人物和装备建模的过程中，把建模完成后的各项数据通过计算机终端进行存储，并在存储的过程中对建模完成的特征进行标识，后期在使用的过程中通过各个模型数据的查询，寻找自己喜欢的模型，并通过对建模后的模型外部进行蒙皮处理，对模型外部进行蒙皮套图设计，把提前设定好的皮肤模板套到模型外部，并对皮肤蒙皮后对皮肤的局部进行贴画微调；
S2中包括光线渲染、材质渲染和纹理渲染，通过光线渲染根据不同的光线对模型进行渲染，且通过材质渲染对模型外部的材质进行渲染调节，调整成自己喜欢的材质，并通过纹理渲染对模型的纹理进行调节渲染，调节模型的质感，通过调节模型的渲染参数调整图像的表现形式；
且渲染算法包括纹理渲染算法：
其中，为纹理渲染值：/>为渲染值聚集范围，/>为阈值，其取值为渲染隶属度等于0.5时的渲染值；
且渲染算法还包括光线渲染算法：
=/>=/>
其中，为BRDF，/>为着色点触的法线向量，/>和/>为入射和出射光线的方向，为出射光的辐射率，/>为光的辐照度，/>为入射光的辐射率，/>为/>和/>的夹角大小，BRDF为沿着/>方向的反射辐射率与沿着/>方向的入射辐照度的比值；
且渲染算法还包括材质渲染算法：
其中，为介质的折射率是指光线从真空折射入到该介质中，光线从介质/>折射到介质/>，射角/>的正弦跟折射角/>的正弦之比，也等于光线在介质/>中的速度和光线介质a的速度比，/>为介质一的折射率，/>为介质二的折射率，/>光线在介质一中的传播速度，/>为光线在介质二中的传播速度；
S3包括骨骼信息参数定制和动作形态设定，通过骨骼信息参数定制的方法，可以让用户按照自己的身体参数进行骨骼定制，或者根据用户喜欢的骨骼参数进行定制，并通过动作形态设定方法，使用可变装技术让用户根据自己的喜好，更改虚拟人物和装备的颜色、质地和样式以及动作设定等属性；
且路线规划算法具体为：
其中，为纬度坐标，/>为经度坐标，/>为计算/>小数部分的函数，/>为坐标公式，/>为半径数值，SF起始点数值；
所述步骤五中还包括外部联网的步骤，在使用过程中可以通过发送网络链接的方式邀请好友一起参见虚拟环境进行跑步，并且网络链接还可以进行转发，且转发次数最多只能为三次，且会联网大数据查询聊天频率，确定转发的好友是否为经常聊天的好友，如果是则会转发成功，如果不是则链接发送失败，且在点击登录的时候会显示IP地址，并在登录的过程中，通过连接麦克风可以进行语音交流。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物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、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种虚拟人物的跑步路线轨迹重现方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、模型建模，通过使用三维建模技术创建虚拟人物，用创建虚拟人物可穿戴装备的模型，并在建模完成后，对模型外部进行贴图；
S2、模型渲染，使用三维渲染引擎技术，对通过三维建模技术建模完成的虚拟人物和装备模型进行渲染，并在渲染过程中通过渲染算法，把模型渲染成高质量的图像；
S3、骨骼绑定变装，采用骨骼绑定技术，实现虚拟人物和装备模型的动作和形态的自然过渡，且使用户根据自己的喜好更改虚拟人物和装备的颜色、质地和样式等属性；
S4、地型地图渲染，采用三维地型地图渲染技术，将现实中的跑步路线的数据转化为虚拟的三维地型地图，并在转换的过程中，与现有的地图软件联网参考，且地图软件包括高德和百度地图，以现有的地图软件里面的图形参数为基础进行虚拟渲染；
且S4包括高度调整设定、坡度调整设定、障碍物调整设定和环境渲染，且在渲染过程中，通过高度调整设定对地图中的地型高度进行设定调整，并可以根据用户自己运动区域附近的实际情况进行调整，且根据坡度调整设定，对设定后的地型高度进行微调，微调成运动区域附近的地型坡度一样，还可以根据障碍物调整设定，对运动过程路线中添加设定不同的障碍物，并根据每天实际情况调整障碍物，且还可以通过环境渲染对每天的天气和季节进行渲染切换，使地图渲染为更加贴合实际的情况；
S5、路线人物渲染，通过三维渲染引擎渲染虚拟人物和虚拟路线的图像，并在虚拟路线渲染过程中，可以根据路线规划算法和结合实际情况调整路线的长度、起点和终点等属性；
且S5中包括路线渲染和路线等级设定，通过路线渲染在虚拟路线渲染过程中，可以根据实际情况调整路线的长度、起点和终点等属性，并通过路线等级设定对路线中的路过的坡度倾斜度数和路线长度以及路线中障碍物的数量进行调整，坡度倾斜度越大和路线长度越长以及路线中障碍物越多，且路线等级越高；
S6、动画绘制与播放，使用三维动画绘制技术，对虚拟人物和装备的动作和形态进行流畅过渡处理，并通过三维动画播放技术，可以让用户在跑步过程中观看虚拟人物的动态表现，且进入虚拟环境时需要佩戴VR眼镜并进行联网；
S6中包括动作设定和形态设定实时反馈，通过动作设定提前对虚拟人物的动作进行设定，在跑步过程中可以做出设定的动作，同时配合设定的动作对还能作出配套的动态，并通过三维动画播放技术，可以让用户在跑步过程中观看虚拟人物的动态表现。
2.根据权利要求1所述的一种虚拟人物的跑步路线轨迹重现方法，其特征在于：所述S1中包括模型数据库和模型搭配蒙皮，在进行虚拟人物和装备建模的过程中，把建模完成后的各项数据通过计算机终端进行存储，并在存储的过程中对建模完成的特征进行标识，后期在使用的过程中通过各个模型数据的查询，寻找自己喜欢的模型，并通过对建模后的模型外部进行蒙皮处理，对模型外部进行蒙皮套图设计，把提前设定好的皮肤模板套到模型外部，并对皮肤蒙皮后对皮肤的局部进行贴画微调。
3.根据权利要求1所述的一种虚拟人物的跑步路线轨迹重现方法，其特征在于：所述S2中包括光线渲染、材质渲染和纹理渲染，通过光线渲染根据不同的光线对模型进行渲染，且通过材质渲染对模型外部的材质进行渲染调节，调整成自己喜欢的材质，并通过纹理渲染对模型的纹理进行调节渲染，调节模型的质感，通过调节模型的渲染参数调整图像的表现形式。
4.根据权利要求1所述的一种虚拟人物的跑步路线轨迹重现方法，其特征在于：所述S3包括骨骼信息参数定制和动作形态设定，通过骨骼信息参数定制的方法，可以让用户按照自己的身体参数进行骨骼定制，或者根据用户喜欢的骨骼参数进行定制，并通过动作形态设定方法，使用可变装技术让用户根据自己的喜好，更改虚拟人物和装备的颜色、质地和样式以及动作设定等属性。
5.根据权利要求1所述的一种虚拟人物的跑步路线轨迹重现方法，其特征在于：所述S5中还包括外部联网的步骤，在使用过程中可以通过发送网络链接的方式邀请好友一起参见虚拟环境进行跑步，并且网络链接还可以进行转发，且转发次数最多只能为三次，且会联网大数据查询聊天频率，确定转发的好友是否为经常聊天的好友，如果是则会转发成功，如果不是则链接发送失败，且在点击登录的时候会显示IP地址，并在登录的过程中，通过连接麦克风可以进行语音交流。
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