CN117390322A - 虚拟空间构建方法、装置、电子设备及非易失性存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种虚拟空间构建方法、装置、电子设备及非易失性存储介质。其中，该方法包括：依据目标图像，生成待构建空间中的物件对应的三维模型；依据三维模型的顶点属性信息，将三维模型导入虚拟空间中；将导入虚拟空间后的三维模型压缩为图像语言传输格式的模型数据，并将模型数据通过图像引擎加载至终端设备的浏览器端；确定三维模型的重要性级别，并依据每个三维模型对应的重要性级别对三维模型进行渲染展示，其中，不同的重要性级别所对应的渲染精度不同。本申请解决了由于相关技术中在进行三维场景加载渲染时，受限于计算机性能和网络带宽的限制，造成的大规模三维场景难以在网页端加载运行的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及三维可视化技术领域，具体而言，涉及一种虚拟空间构建方法、装置、电子设备及非易失性存储介质。
背景技术
伴随着元宇宙概念的兴起，近两年的线上展厅的形式被越来越多的企业/展会主办方运用，虚拟空间的发展又有了更高层次的标准与要求。传统的实景展厅已无法满足企业提升互动体验、无纸化宣传、沉淀数据价值、沉浸式漫游等多方面需求。
虚拟漫游技术是虚拟现实技术的一个重要分支，其具有很强的沉浸感、交互性和构想性，是线下场所无法提供的独特的交互方式和扩展功能，虚拟现实建模语言不断发展和演变，近年随着三维(Three-Dimensional，3D)场景向网页Web端的转移，基于WebGL(WebGraphics Library，网页图形库)框架的工具逐渐诞生；
相关技术中的虚拟空间构建工具用功能并不完整，针对特定需求还要进行定制开发，在进行三维场景加载渲染时，受限于计算机性能和网络带宽的限制，导致大规模三维场景难以在网页端加载运行，场景动态加载及传输效率较低。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请实施例提供了一种虚拟空间构建方法、装置、电子设备及非易失性存储介质，以至少解决由于相关技术中在进行三维场景加载渲染时，受限于计算机性能和网络带宽的限制，造成的大规模三维场景难以在网页端加载运行的技术问题。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种虚拟空间构建方法，包括：依据目标图像，生成待构建空间中的物件对应的三维模型，其中，目标图像中包括待构建空间中的物件所对应的矢量闭合多边形；依据三维模型的顶点属性信息，将三维模型导入虚拟空间中，其中，顶点属性信息中包括三维模型的位置信息；将导入虚拟空间后的三维模型压缩为图像语言传输格式的模型数据，并将模型数据通过图像引擎加载至终端设备的浏览器端；确定三维模型的重要性级别，并依据每个三维模型对应的重要性级别对三维模型进行渲染展示，其中，不同的重要性级别所对应的渲染精度不同。
可选地，依据目标图像，生成待构建空间中的物件对应的三维模型包括：依据矢量闭合多边形，确定物件对应的模型轮廓；依据物件的尺寸参数和形状信息，对模型轮廓进行调整，得到初始模型；为初始模型添加材质纹理贴图，得到三维模型。
可选地，依据三维模型的顶点属性信息，将三维模型导入虚拟空间中包括：调用图形库接口，对顶点属性信息中的顶点位置进行位置变换，并将经过位置变换后的顶点组成预设形状的图元，其中，预设形状包括：三角形；将三维模型的图元转换为像素形式，并确定每个像素点的位置和颜色；依据每个像素点的位置和颜色，对三维模型的像素点进行材质、纹理采样和光照计算。
可选地，方法还包括：将虚拟空间中的三维模型划分为至少一个模型集合，其中，同一模型集合中的三维模型的材质和纹理相同；获取同一模型集合中的三维模型的网格所对应的纹理贴图，其中，网格中包括：三维模型中的顶点和图元；通过将网格的顶点映射至纹理贴图，确定每个顶点对应的纹理参数值；依据纹理参数值，确定顶点在网格中的权重值，并依据权重值对网格中的顶点进行调整，其中，经过调整后的网格中顶点的数量小于未经过调整的网格中的顶点的数量。
可选地，确定三维模型的重要性级别包括：依据每个三维模型的尺寸、纹理质量和可见性参数，确定三维模型的重要度参数，其中，可见性参数用于表征三维模型在虚拟空间中被遮挡的程度；确定虚拟空间中三维模型与虚拟相机的视角距离，其中，虚拟相机用于指示目标对象在终端设备的前端交互界面中观看虚拟空间的视角位置；依据重要度参数和视角距离，确定重要性级别，其中，重要度参数与重要性级别正相关，视角距离与重要性级别负相关，重要性级别与渲染精度正相关。
可选地，依据每个三维模型对应的重要性级别对三维模型进行渲染展示包括：响应于前端交互界面中的视角转换指令，实时更新虚拟相机在虚拟空间中的位置坐标；依据更新后的虚拟相机与三维模型的视角距离，调整重要性级别；实时获取更新后的虚拟相机的视角范围内的三维模型对应的模型数据，并按照重要性级别进行渲染展示。
可选地，方法还包括：实时监测前端交互界面所展示的虚拟空间的画面的实时帧率，并依据帧率所在的帧率区间范围，动态调整画面中所展示的三维模型的重要性级别；以及，在实时帧率低于预设帧率阈值的情况下，剔除画面中重要性级别低于预设级别阈值的三维模型。
根据本申请实施例的另一个方面，还提供了一种虚拟空间构建装置，包括：模型构建模块，用于依据目标图像，生成待构建空间中的物件对应的三维模型，其中，目标图像中包括待构建空间中的物件所对应的矢量闭合多边形；空间构建模块，用于依据三维模型的顶点属性信息，将三维模型导入虚拟空间中，其中，顶点属性信息中包括三维模型的位置信息；空间展示模块，用于将导入虚拟空间后的三维模型压缩为图像语言传输格式的模型数据，并将模型数据通过图像引擎加载至终端设备的浏览器端；实时渲染模块，用于确定三维模型的重要性级别，并依据每个三维模型对应的重要性级别对三维模型进行渲染展示，其中，不同的重要性级别所对应的渲染精度不同。
根据本申请实施例的又一方面，还提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器，处理器用于运行存储在存储器中的程序，其中，程序运行时执行虚拟空间构建方法。
根据本申请实施例的再一方面，还提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质包括存储的计算机程序，其中，非易失性存储介质所在设备通过运行计算机程序执行虚拟空间构建方法。
在本申请实施例中，采用依据目标图像，生成待构建空间中的物件对应的三维模型，其中，目标图像中包括待构建空间中的物件所对应的矢量闭合多边形；依据三维模型的顶点属性信息，将三维模型导入虚拟空间中，其中，顶点属性信息中包括三维模型的位置信息；将导入虚拟空间后的三维模型压缩为图像语言传输格式的模型数据，并将模型数据通过图像引擎加载至终端设备的浏览器端；确定三维模型的重要性级别，并依据每个三维模型对应的重要性级别对三维模型进行渲染展示，其中，不同的重要性级别所对应的渲染精度不同的方式，通过模型的优化算法及资源的管理与局部调度方案动态加载或卸载部分的场景元素，达到了保证大规模可视化3D场景的流畅运行，并通过能力开放管理平台对外统一提供服务产业生态的创新元宇宙空间的目的，进而解决了由于相关技术中在进行三维场景加载渲染时，受限于计算机性能和网络带宽的限制，造成的大规模三维场景难以在网页端加载运行技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例提供的一种用于实现虚拟空间构建的方法的计算机终端(或电子设备)的硬件结构框图；
图2是根据本申请实施例提供的一种虚拟空间构建的方法流程的示意图；
图3是根据本申请实施例提供的一种三维空间绘制的方法流程的示意图；
图4是根据本申请实施例提供的一种虚拟空间构建装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了方便本领域技术人员更好地理解本申请实施例，现将本申请实施例涉及的部分技术术语或者名词解释如下：
浏览器/服务器模式(Browser/Server，B/S)：是WEB兴起后的一种网络结构模式，WEB浏览器是客户端最主要的应用软件。将系统功能实现的核心部分集中到服务器上，简化了系统的开发、维护和使用。
多细节层次(Levels of Detail，LOD)技术：根据物体模型的节点在显示环境中所处的位置和重要度，决定物体渲染的资源分配，降低非重要物体的面数和细节度，从而获得高效率的渲染运算。
图像语言传输格式(Graphics Language Transmission Format，GLTF)：是一种用于传输和加载3D模型和场景的文件格式。使用二进制数据和JSON(JavaScript ObjectNotation，JS对象简谱)描述符来存储模型的几何形状、材质、动画和其他相关信息。
随着信息技术的不断发展，虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术也广泛应用于实际生产生活中，虚拟漫游技术是虚拟现实技术的一个重要分支，其具有很强的沉浸感、交互性和构想性，是线下场所无法提供的独特的交互方式和扩展功能，虚拟现实建模语言不断发展和演变，从而形成了现在的Web3D可视化技术。
Web3D技术能在网络浏览器中运行，因此不需要用户安装任何额外的软件，具有强大的交互性、更强的真实感及在网络上易于传输的特点，这使得它能够被广泛应用于各种场景，涉及的行业包括建筑、游戏、旅游等，且在这些行业取得快速发展。但其对三维场景的渲染、呈现效果有着更高要求，传统渲染引擎(例如，Delta3D、OGRE、Unity3d等)成本高、不开源的特点无法满足开发者需求。另外，目前用户已经不仅满足在本地计算机上享受三维空间带来的便利，更多的用户要求在移动端设备(例如，笔记本、平板、手机等)也能实现相关的功能，即在浏览器上也可以漫游观看各种三维场景，让人们能无限的观察三维空间内的事物。
三维Web虚拟空间的开发需要高效的Web图形可视化技术以及高性能网络服务器作为支撑。近年随着3D场景向Web端的转移，基于WebGL框架的工具逐渐诞生，但其功能并不完整，针对特定需求还要进行定制开发，且工具受限于计算机性能和网络带宽，难以实现大规模场景的Web端运行，场景动态加载及传输效率较低。目前轻量级终端获得高质量3D渲染的技术主要停留在模型减面优化算法处理、模型文件分离优化处理后通过服务器进行渲染等，场景呈现效果差。
为了解决上述问题，本申请实施例中提供了相关的解决方案，以下详细说明。
根据本申请实施例，提供了一种虚拟空间构建的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本申请实施例所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。图1示出了一种用于实现虚拟空间构建方法的计算机终端(或电子设备)的硬件结构框图。如图1所示，计算机终端10(或电子设备)可以包括一个或多个(图中采用102a、102b，……，102n来示出)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)、用于存储数据的存储器104、以及用于通信功能的传输装置106。除此以外，还可以包括：显示器、输入/输出接口(I/O接口)、通用串行总线(USB)端口(可以作为BUS总线的端口中的一个端口被包括)、网络接口、电源和/或相机。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，计算机终端10还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。
应当注意到的是上述一个或多个处理器102和/或其他数据处理电路在本文中通常可以被称为“数据处理电路”。该数据处理电路可以全部或部分的体现为软件、硬件、固件或其他任意组合。此外，数据处理电路可为单个独立的处理模块，或全部或部分的结合到计算机终端10(或电子设备)中的其他元件中的任意一个内。如本申请实施例中所涉及到的，该数据处理电路作为一种处理器控制(例如与接口连接的可变电阻终端路径的选择)。
存储器104可用于存储应用软件的软件程序以及模块，如本申请实施例中的虚拟空间构建方法对应的程序指令/数据存储装置，处理器102通过运行存储在存储器104内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述虚拟空间构建方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机终端10。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
传输装置106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括计算机终端10的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输装置106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输装置106可以为射频(Radio Frequency，RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
显示器可以例如触摸屏式的液晶显示器(LCD)，该液晶显示器可使得用户能够与计算机终端10(或电子设备)的用户界面进行交互。
在上述运行环境下，本申请实施例提供了一种虚拟空间构建方法，图2是根据本申请实施例提供的一种虚拟空间构建的方法流程的示意图，如图2所示，该方法包括如下步骤：
步骤S202，依据目标图像，生成待构建空间中的物件对应的三维模型，其中，目标图像中包括待构建空间中的物件所对应的矢量闭合多边形；
在本申请的一些实施例中，依据目标图像，生成待构建空间中的物件对应的三维模型包括依据：依据矢量闭合多边形，确定物件对应的模型轮廓；依据物件的尺寸参数和形状信息，对模型轮廓进行调整，得到初始模型；为初始模型添加材质纹理贴图，得到三维模型。
上述目标图像可以为照片或者CAD(Computer-Aided Design，计算机辅助设计)图。
具体地，可以将目标图像中的矢量闭合多边形导入3D建模渲染和制作软件(例如，3D MAX)后，以矢量闭合多边形为基准构建模型轮廓线，在完成模型的轮廓线后，可以根据模型的尺寸参数，例如长度、高度等信息进行编辑，调整模型轮廓的尺寸和比例。同时，可以根据模型的形状信息进行倒角、切角等操作，使模型更加真实和立体化，得到无纹理的初始模型。
然后，可以使用复制命令、镜像命令、旋转命令等工具，通过复制、镜像、旋转等操作来构建模型的整体周身结构。以快速复制和对称创建模型的各个部分，加快建模的效率。在完成模型的基本结构治好后，需要对每种地物模型进行贴图。可以添加适当的材质纹理贴图，使用UV展开技术将纹理映射到模型的表面。可以辅助上颜色、法线等各类贴图，增加模型的细节和真实感。最后，创建灯光效果。在场景中添加灯光，调整灯光的亮度、颜色和位置，以获得适合模型的光照效果，使模型在渲染时更加明亮、立体和真实。最终得到三维模型。
步骤S204，依据三维模型的顶点属性信息，将三维模型导入虚拟空间中，其中，顶点属性信息中包括三维模型的位置信息；
在本申请的一些实施例中，依据三维模型的顶点属性信息，将三维模型导入虚拟空间中包括以下步骤：调用图形库接口，对顶点属性信息中的顶点位置进行位置变换，并将经过位置变换后的顶点组成预设形状的图元，其中，预设形状包括：三角形；将三维模型的图元转换为像素形式，并确定每个像素点的位置和颜色；依据每个像素点的位置和颜色，对三维模型的像素点进行材质、纹理采样和光照计算。
具体地，可以通过JavaScript代码调用WebGL接口(即上述图形库接口)，并将三维模型的顶点属性绘制信息传输至WebGL进行处理，包括：利用顶点着色器对顶点属性进行操作，如变换、光照计算等；利用图元装配模块将顶点组装成图元，如点、线、三角形等；利用光栅化模块将图元转换为像素，并进行插值计算；利用片元着色器对像素进行操作，如颜色计算、纹理采样等。
最后，将结果写入WebGL的绘制缓存中，并与HTML页面中的其他元素进行组合。通过图形引擎库(例如，three.JS)中的函数和方法，可以将绘制好的图形加载到浏览器中进行展示，例如，可以在HTML(Hypertext Markup Language，超文本标记语言)页面中添加相应的容器元素，将three.JS创建的场景渲染到该容器中，实现图形的加载和展示。
本申请方案基于WebGL API的JavaScript图形库来封装场景、着色器等内容，把有关三维模型的顶点属性绘制信息传给WebGL图形流水线，分别通过顶点着色器、图元装配、光栅化、片元着色器等对顶点属性进行相应操作，来实现网页端3D动画和模型的制作，如图3所示。然后再使用three.JS在浏览器端进行图形的加载，为动画制图提供了一个特定的展示空间，确保B/S架构下Web交互式三维动画的制作与实现，解决了传统Web3D技术常有依赖插件、不能支持本地GPU加速等问题，降低设计与开发的难度，提升了开发效率。
步骤S206，将导入虚拟空间后的三维模型压缩为图像语言传输格式的模型数据，并将模型数据通过图像引擎加载至终端设备的浏览器端；
在本申请的一些实施例中，方法还包括以下步骤：将虚拟空间中的三维模型划分为至少一个模型集合，其中，同一模型集合中的三维模型的材质和纹理相同；获取同一模型集合中的三维模型的网格所对应的纹理贴图，其中，网格中包括：三维模型中的顶点和图元；通过将网格的顶点映射至纹理贴图，确定每个顶点对应的纹理参数值；依据纹理参数值，确定顶点在网格中的权重值，并依据权重值对网格中的顶点进行调整，其中，经过调整后的网格中顶点的数量小于未经过调整的网格中的顶点的数量。
具体地，将相同材质和纹理的三维模型拼合在一起进行处理，以提高三维模型的处理性能和加载速度，然后再利用二次开发技术编写插件自动提取三维模型的模型数据并转化成glTF格式(即上述图像语言传输格式)进行压缩后，通过图像引擎加载至终端设备的浏览器端，在Web端，通过解析glTF格式，实现模型的重组和渲染。
为了尽可能保留虚拟空间中三维模型的细节特征，可以采用加权的方式对网格简化算法中的顶点quadric进行优化，以提高视觉效果。具体地，将纹理贴图中的纹理信息进行预处理，使网格的顶点逆向映射至纹理贴图中，获取每个网格顶点的纹理参数值，并依据纹理参数值，确定顶点在网格中的权重值，用加权的方式对网格中的顶点进行调整优化，简化网格顶点，增大富纹理区域的折叠代价，从而在简化过程中有效保留细节特征。
本申请方案根据材质映射关系将像素点的纹理高低值赋予网格顶点并进行归化、折叠计算，然后采用基于二次误差矩阵的边折叠算法进行网格简化。解决了传统三维模型压缩简化处理时往往忽略模型的精细度要求，实现不同视角与视野范围内查看精细度不同模型的功能。
步骤S208，确定三维模型的重要性级别，并依据每个三维模型对应的重要性级别对三维模型进行渲染展示，其中，不同的重要性级别所对应的渲染精度不同。
目前，相关技术中虽然能渲染剔除远距离小构件三角面片，但是对于大场景构件模型渲染帧率极低，网页端卡顿明显。本申请提出LOD-AD场景渲染控制算法，在达到较多三角面片(图元)组成的大体量模型时，先进行LOD算法优化后再通过帧率监测来自适应层级划分剔除，选择次要图元的剔除以及重要图元的优先渲染，从而达到最优场景渲染效果，具体步骤如下。
在本申请的一些实施例中，确定三维模型的重要性级别包括以下步骤：依据每个三维模型的尺寸、纹理质量和可见性参数，确定三维模型的重要度参数，其中，可见性参数用于表征三维模型在虚拟空间中被遮挡的程度；确定虚拟空间中三维模型与虚拟相机的视角距离，其中，虚拟相机用于指示目标对象在终端设备的前端交互界面中观看虚拟空间的视角位置；依据重要度参数和视角距离，确定重要性级别，其中，重要度参数与重要性级别正相关，视角距离与重要性级别负相关，重要性级别与渲染精度正相关。
在本申请的一些实施例中，方法还包括以下步骤：实时监测前端交互界面所展示的虚拟空间的画面的实时帧率，并依据帧率所在的帧率区间范围，动态调整画面中所展示的三维模型的重要性级别；以及，在实时帧率低于预设帧率阈值的情况下，剔除画面中重要性级别低于预设级别阈值的三维模型。
另外，为了实现不同视角与视野范围内内画面的流畅显示，依据每个三维模型对应的重要性级别对三维模型进行渲染展示包括以下步骤：响应于前端交互界面中的视角转换指令，实时更新虚拟相机在虚拟空间中的位置坐标；依据更新后的虚拟相机与三维模型的视角距离，调整重要性级别；实时获取更新后的虚拟相机的视角范围内的三维模型对应的模型数据，并按照重要性级别进行渲染展示。
在实时获取更新后的虚拟相机的视角范围内的三维模型对应的模型数据的过程中，由于大规模三维场景数据量大，若不加处理很难将所有数据快速传输到客户端。因此，本申请方案采用轻量级JS库对数据请求任务队列进行管理，实现对局部资源数据加载的异步调用及分块调用，当客户端向服务器请求一个数据服务，系统判断后将该任务插入任务队列中，等待服务器给出响应，然后客户端释放对应的数据请求操作。之后运用多线程和缓存管理技术对数据调度进行优化，只加载显示当前视野范围内的模型数据，保证场景数据下载和可视化的连贯性，实现B/S架构下虚拟空间的轻量化及流畅度。
为了实现三维场景数据的高效调度，本申请方案构建了一种构建基于B/S架构下的场景数据动态调度框架，采用动态负载均衡机制、数据缓存设计、异步调用技术，对数据存储和请求任务进行合理分配。
具体地，使用空间数据库类存储模型信息，当首次进行三维场景可视化绘制时，客户端根据最初的视点参数，采用快速场景搜索算法判断需要加载的场景数据，向服务器请求相关数据，数据传输采用异步调用算法，客户端收到服务器返回的数据后，通过可视化接口对数据进行绘制显示；当用户进行实时漫游操作时，视点参数会发生变化，系统会再次使用搜索算法对场景数据列表进行更新，判断数据在客户端缓冲池中是否已存在该数据，若存在就直接从本地硬盘加载。若不存在就向服务器请求新数据，服务器收到请求时，先判断服务器缓冲池是否存在该数据，存在就直接返回给客户端，若不存在则通过数据查询或者文件系统查询后，将数据返回给客户端。
通过上述步骤，通过针对B/S架构下的三维虚拟空间，在模型处理环节转化模型信息为glTF格式，对glTF压缩解析并重组Web端模型，在保留模型细节特征同时实现模型简化；再通过LOD算法优化后进行图元筛选优化，达到了Web端大规模3D场景保持模型面数与呈现效果的情况下进行快速加载的目的，进而解决了由于相关技术中在进行三维场景加载渲染时，受限于计算机性能和网络带宽的限制，造成的大规模三维场景难以在网页端加载运行技术问题。
本申请方案可适用于展会、社交、教育、文旅等行业进行元宇宙虚拟互动场景的建设需求，下面进行举例说明。
例如，可以通过本申请方案来进行虚拟展馆/论坛部分开发建设，在云端实现展会宣传、互动、营销等功能。通过本申请方案构建的虚拟展厅可以实现用户登陆后进行虚拟人物选择，可通过虚拟地图导览任意穿梭展厅，并支持在线语音、互动功能(打卡拍照、发送动作表情、弹幕、留言板等)、商务洽谈、签约和交易等功能，进一步拓展品牌影响力、吸引力以及营销渠道。以及，通过本申请方案构建的虚拟论坛可以模拟线下真实论坛流程场景，用户使用数字虚拟人进入论坛后进行论坛签到、选座就位，线上论坛大屏支持真实内容嵌入、实时直播形式，使线上观众看到现实与虚拟相融合的场景，带给观众沉浸式参会体验。
另外，还可以通过本申请方案来为企业提供虚实结合导游导览、虚拟会议、虚拟文创嵌入等虚拟现实创新应用，助力企业数字化转型。例如，可以在虚拟空间中进行虚拟导游解说：深度挖掘解读相关历史背景、文化特色等，将虚拟模型和影像资料与现实环境相结合为游客提供更多的信息和细节。或者可以构建文创周边，在明信片中融入特定的虚拟文旅元素，文旅形象或文物虚拟复活等延伸游客在结束游览后的体验，拓展收藏价值。或者，可以使用户可以在企业虚拟会议室，配合幻灯片讲解，并在白板上书写演示，将用户带入360全景场景中，通过虚拟现实在线语音动作为用户介绍企业实景与产品。
或者，还可以通过本申请方案来虚拟校园对校园文化进行推广和宣传，例如，可以将学校场景创建一个虚实结合的AR元宇宙校园，师生在手机即可看到丰富多彩的全息校园，支持自由漫游校园并通过文字、语音等进行交互。或者，将电视、电脑、投影仪、游戏机等嵌入虚拟场景中，链接地址且支持播放功能，学生靠近某个被嵌入链接的图标时，可打开观看。此外，虚拟课堂空间可实现教师授课型的单音频声音传播和讨论发言型的多音频声音传播，支持多种授课形式。
本申请方案提出一种快速创建大规模B/S架构下轻量化元宇宙虚拟空间构建方案，在各行业场景下，开启虚实共生、开放共享的元宇宙虚拟空间。并且做到个性化和特色化展示，打破了空间的限制，无纸化企业宣传方式更加低碳环保，不耗费工人和建材，无需场地灵活更换各种风格。
根据本申请实施例，还提供了一种虚拟空间构建装置的实施例。图4是根据本申请实施例提供的一种虚拟空间构建装置的结构示意图。如图4所示，该装置包括：
模型构建模块40，用于依据目标图像，生成待构建空间中的物件对应的三维模型，其中，目标图像中包括待构建空间中的物件所对应的矢量闭合多边形；
可选地，依据目标图像，生成待构建空间中的物件对应的三维模型包括：依据矢量闭合多边形，确定物件对应的模型轮廓；依据物件的尺寸参数和形状信息，对模型轮廓进行调整，得到初始模型；为初始模型添加材质纹理贴图，得到三维模型。
空间构建模块42，用于依据三维模型的顶点属性信息，将三维模型导入虚拟空间中，其中，顶点属性信息中包括三维模型的位置信息；
可选地，依据三维模型的顶点属性信息，将三维模型导入虚拟空间中包括：调用图形库接口，对顶点属性信息中的顶点位置进行位置变换，并将经过位置变换后的顶点组成预设形状的图元，其中，预设形状包括：三角形；将三维模型的图元转换为像素形式，并确定每个像素点的位置和颜色；依据每个像素点的位置和颜色，对三维模型的像素点进行材质、纹理采样和光照计算。
空间展示模块44，用于将导入虚拟空间后的三维模型压缩为图像语言传输格式的模型数据，并将模型数据通过图像引擎加载至终端设备的浏览器端；
可选地，空间展示模块44还用于：将虚拟空间中的三维模型划分为至少一个模型集合，其中，同一模型集合中的三维模型的材质和纹理相同；获取同一模型集合中的三维模型的网格所对应的纹理贴图，其中，网格中包括：三维模型中的顶点和图元；通过将网格的顶点映射至纹理贴图，确定每个顶点对应的纹理参数值；依据纹理参数值，确定顶点在网格中的权重值，并依据权重值对网格中的顶点进行调整，其中，经过调整后的网格中顶点的数量小于未经过调整的网格中的顶点的数量。
实时渲染模块46，用于确定三维模型的重要性级别，并依据每个三维模型对应的重要性级别对三维模型进行渲染展示，其中，不同的重要性级别所对应的渲染精度不同。
可选地，确定三维模型的重要性级别包括：依据每个三维模型的尺寸、纹理质量和可见性参数，确定三维模型的重要度参数，其中，可见性参数用于表征三维模型在虚拟空间中被遮挡的程度；确定虚拟空间中三维模型与虚拟相机的视角距离，其中，虚拟相机用于指示目标对象在终端设备的前端交互界面中观看虚拟空间的视角位置；依据重要度参数和视角距离，确定重要性级别，其中，重要度参数与重要性级别正相关，视角距离与重要性级别负相关，重要性级别与渲染精度正相关。
可选地，依据每个三维模型对应的重要性级别对三维模型进行渲染展示包括：响应于前端交互界面中的视角转换指令，实时更新虚拟相机在虚拟空间中的位置坐标；依据更新后的虚拟相机与三维模型的视角距离，调整重要性级别；实时获取更新后的虚拟相机的视角范围内的三维模型对应的模型数据，并按照重要性级别进行渲染展示。
可选地，实时渲染模块46还用于：实时监测前端交互界面所展示的虚拟空间的画面的实时帧率，并依据帧率所在的帧率区间范围，动态调整画面中所展示的三维模型的重要性级别；以及，在实时帧率低于预设帧率阈值的情况下，剔除画面中重要性级别低于预设级别阈值的三维模型。
本申请方案在进行场景建模时，针对相同的模型文件采用网格协同优化算法及纹理共享模式来节约模型内存空间，并对同种材质的部件在导入后先拼合处理，以减少显示界面的节点数，再利用二次开发技术编写插件自动提取模型信息并转化成glTF格式，然后通过数据优化算法压缩glTF格式，利用Three.JS框架解析glTF格式实现模型的Web端重组；最后通过LOD-AD优化算法，实现距离较远且体积较小的三角面片剔除，并且帧率较低时优先渲染高层级构件，以此完成渲染过程中的自适应控制效果。实现在确保模型保真度的前提下，减少模型体量以及模型传输时间，一定程度上能够提升网页响应速度、提高渲染效果、改善用户体验。
需要说明的是，上述虚拟空间构建装置中的各个模块可以是程序模块(例如是实现某种特定功能的程序指令集合)，也可以是硬件模块，对于后者，其可以表现为以下形式，但不限于此：上述各个模块的表现形式均为一个处理器，或者，上述各个模块的功能通过一个处理器实现。
需要说明的是，本实施例中所提供的虚拟空间构建装置可用于执行图2所示的虚拟空间构建方法，因此，对上述虚拟空间构建方法的相关解释说明也适用于本申请实施例中，在此不再赘述。
本申请实施例还提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质包括存储的计算机程序，其中，非易失性存储介质所在设备通过运行计算机程序执行以下虚拟空间构建方法：依据目标图像，生成待构建空间中的物件对应的三维模型，其中，目标图像中包括待构建空间中的物件所对应的矢量闭合多边形；依据三维模型的顶点属性信息，将三维模型导入虚拟空间中，其中，顶点属性信息中包括三维模型的位置信息；将导入虚拟空间后的三维模型压缩为图像语言传输格式的模型数据，并将模型数据通过图像引擎加载至终端设备的浏览器端；确定三维模型的重要性级别，并依据每个三维模型对应的重要性级别对三维模型进行渲染展示，其中，不同的重要性级别所对应的渲染精度不同。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本申请的上述实施例中，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。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种虚拟空间构建方法，其特征在于，包括：
依据目标图像，生成待构建空间中的物件对应的三维模型，其中，所述目标图像中包括待构建空间中的物件所对应的矢量闭合多边形；
依据所述三维模型的顶点属性信息，将所述三维模型导入虚拟空间中，其中，所述顶点属性信息中包括所述三维模型的位置信息；
将导入所述虚拟空间后的所述三维模型压缩为图像语言传输格式的模型数据，并将所述模型数据通过图像引擎加载至终端设备的浏览器端；
确定所述三维模型的重要性级别，并依据每个所述三维模型对应的所述重要性级别对所述三维模型进行渲染展示，其中，不同的重要性级别所对应的渲染精度不同。
2.根据权利要求1所述的虚拟空间构建方法，其特征在于，依据目标图像，生成待构建空间中的物件对应的三维模型包括：
依据所述矢量闭合多边形，确定所述物件对应的模型轮廓；
依据所述物件的尺寸参数和形状信息，对所述模型轮廓进行调整，得到初始模型；
为所述初始模型添加材质纹理贴图，得到所述三维模型。
3.根据权利要求1所述的虚拟空间构建方法，其特征在于，依据所述三维模型的顶点属性信息，将所述三维模型导入虚拟空间中包括：
调用图形库接口，对所述顶点属性信息中的顶点位置进行位置变换，并将经过位置变换后的顶点组成预设形状的图元，其中，所述预设形状包括：三角形；
将所述三维模型的所述图元转换为像素形式，并确定每个像素点的位置和颜色；
依据每个像素点的所述位置和颜色，对所述三维模型的像素点进行材质、纹理采样和光照计算。
4.根据权利要求3所述的虚拟空间构建方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述虚拟空间中的所述三维模型划分为至少一个模型集合，其中，同一所述模型集合中的所述三维模型的材质和纹理相同；
获取同一所述模型集合中的所述三维模型的网格所对应的纹理贴图，其中，所述网格中包括：所述三维模型中的所述顶点和所述图元；
通过将所述网格的所述顶点映射至所述纹理贴图，确定每个所述顶点对应的纹理参数值；
依据所述纹理参数值，确定所述顶点在所述网格中的权重值，并依据所述权重值对所述网格中的顶点进行调整，其中，经过调整后的所述网格中所述顶点的数量小于未经过调整的所述网格中的所述顶点的数量。
5.根据权利要求1所述的虚拟空间构建方法，其特征在于，确定所述三维模型的重要性级别包括：
依据每个所述三维模型的尺寸、纹理质量和可见性参数，确定所述三维模型的重要度参数，其中，所述可见性参数用于表征所述三维模型在所述虚拟空间中被遮挡的程度；
确定所述虚拟空间中所述三维模型与虚拟相机的视角距离，其中，所述虚拟相机用于指示目标对象在终端设备的前端交互界面中观看所述虚拟空间的视角位置；
依据所述重要度参数和所述视角距离，确定所述重要性级别，其中，所述重要度参数与所述重要性级别正相关，所述视角距离与所述重要性级别负相关，所述重要性级别与所述渲染精度正相关。
6.根据权利要求5所述的虚拟空间构建方法，其特征在于，依据每个所述三维模型对应的所述重要性级别对所述三维模型进行渲染展示包括：
响应于所述前端交互界面中的视角转换指令，实时更新所述虚拟相机在所述虚拟空间中的位置坐标；
依据更新后的所述虚拟相机与所述三维模型的视角距离，调整所述重要性级别；
实时获取更新后的所述虚拟相机的视角范围内的三维模型对应的所述模型数据，并按照所述重要性级别进行渲染展示。
7.根据权利要求6所述的虚拟空间构建方法，其特征在于，所述方法还包括：
实时监测所述前端交互界面所展示的所述虚拟空间的画面的实时帧率，并依据所述帧率所在的帧率区间范围，动态调整所述画面中所展示的三维模型的所述重要性级别；以及，
在所述实时帧率低于预设帧率阈值的情况下，剔除所述画面中所述重要性级别低于预设级别阈值的所述三维模型。
8.一种虚拟空间构建装置，其特征在于，包括：
模型构建模块，用于依据目标图像，生成待构建空间中的物件对应的三维模型，其中，所述目标图像中包括待构建空间中的物件所对应的矢量闭合多边形；
空间构建模块，用于依据所述三维模型的顶点属性信息，将所述三维模型导入虚拟空间中，其中，所述顶点属性信息中包括所述三维模型的位置信息；
空间展示模块，用于将导入所述虚拟空间后的所述三维模型压缩为图像语言传输格式的模型数据，并将所述模型数据通过图像引擎加载至终端设备的浏览器端；
实时渲染模块，用于确定所述三维模型的重要性级别，并依据每个所述三维模型对应的所述重要性级别对所述三维模型进行渲染展示，其中，不同的重要性级别所对应的渲染精度不同。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述处理器用于运行存储在所述存储器中的程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至7中任意一项所述的虚拟空间构建方法。
10.一种非易失性存储介质，其特征在于，所述非易失性存储介质包括存储的计算机程序，其中，所述非易失性存储介质所在设备通过运行所述计算机程序执行权利要求1至7中任意一项所述虚拟空间构建方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311398194.0A CN117390322A (zh) | 2023-10-25 | 2023-10-25 | 虚拟空间构建方法、装置、电子设备及非易失性存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311398194.0A CN117390322A (zh) | 2023-10-25 | 2023-10-25 | 虚拟空间构建方法、装置、电子设备及非易失性存储介质 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN117390322A true CN117390322A (zh) | 2024-01-12 |
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ID=89464502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311398194.0A Pending CN117390322A (zh) | 2023-10-25 | 2023-10-25 | 虚拟空间构建方法、装置、电子设备及非易失性存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117390322A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117689759A (zh) * | 2024-02-02 | 2024-03-12 | 青岛中博瑞泰信息技术有限公司 | 一种用于图像渲染数据自适应存储方法 |
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2023
- 2023-10-25 CN CN202311398194.0A patent/CN117390322A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117689759A (zh) * | 2024-02-02 | 2024-03-12 | 青岛中博瑞泰信息技术有限公司 | 一种用于图像渲染数据自适应存储方法 |
| CN117689759B (zh) * | 2024-02-02 | 2024-05-03 | 青岛中博瑞泰信息技术有限公司 | 一种用于图像渲染数据自适应存储方法 |
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