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一种三维场景自动生成系统及方法与流程

2022-06-17 22:18:29 来源:中国专利 TAG:
1.本发明涉及视频处理
技术领域
:,特别是涉及一种三维场景自动生成系统及方法。
背景技术
::2.目前,三维场景生成技术已经有非常多的算法工具被开发出来,这些工具和算法仅仅对模型进行了部分处理,或是某一方面的处理,如果是通过使用不同的工具和算法进行三维场景生成,就需要对多种算法工具的集成。3.目前的三维场景生成软件存在两个方面的问题。一方面,传统的3d软件(如3dmax,maya等)仅提供了本地运行机制,且由于3d计算的资源消耗较大,对用户终端的硬件配置具有较高要求,也难以在移动终端设备上完成复杂的模型编辑生成操作。另一方面,在三维场景制作过程中需要大量的3d内容素材,这些软件缺乏对素材进行合理有效的组织与管理,不能有效的对素材进行共享和获取,4.综合上述两点,需要构建能够自动获取场景资源与素材,自动根据获取的场景资源与素材合成三维场景的系统及方法,将大大提升三维场景构建的效率和效果。技术实现要素:5.鉴于此,本发明的目的是提供一种三维场景自动生成系统及方法,其能够自动获取三维建模的场景资源和素材,基于目标场景的数据信息,自动合成三维场景,具有三维场景合成效率高和合成效果好的方法。6.为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:7.一种三维场景自动生成系统,所述系统包括:建模规则扩展模块,用于对目标三维场景进行抽象分析,对场景建模规则进行扩展;场景模型建立模块,用于根据场景资源文件和扩展后的场景建模规则建立场景模型包括:拍摄影像输入单元,输入设置在目标三维场景上的拍摄装置所拍摄的拍摄影像;位置获取单元,获取表示所述目标三维场景的位置的位置数据;形状获取单元,获取表示所述目标三维场景的形状的形状数据;附加显示数据获取单元,获取包含表示物标的位置的数据的附加显示数据;合成影像生成单元,基于所述位置数据、所述形状数据以及所述附加显示数据,生成将描绘了表示所述附加显示数据的三维的虚拟现实对象的图形与所述拍摄影像合成而得到的合成影像;物标位置推测单元,基于所述附加显示数据中包含的物标的速度或根据所述附加显示数据推测出的物标的速度,推测与最近获取所述附加显示数据的时刻相比更新的时刻的该物标的位置;以及影像更新单元,基于由所述物标位置推测单元推测的结果,使所述合成影像生成单元更新所述合成影像中的该物标的虚拟现实对象的描绘;文件获取模块,用于根据映射规则将所述场景模型转换为xml文件;三维场景生成模块,用于根据所述xml文件生成虚拟的目标三维场景。8.进一步的,所述物标位置推测单元包括物标朝向推测单元,所述物标朝向推测单元基于所述附加显示数据所包含的物标的朝向的角速度或者根据所述附加显示数据推测出的物标的朝向的角速度,推测与最近获取所述附加显示数据的时刻相比更新的时刻的该物标的朝向,所述影像更新单元基于由所述物标朝向推测单元推测的结果,使所述合成影像生成单元更新所述合成影像中的该物标的虚拟现实对象的描绘。9.进一步的,所述建模规则扩展模块进一步用于:基于形式化模型对目标三维场景进行抽象分析,对场景建模规则进行扩展,将所述目标三维场景中的场景对象抽象为场景对象模板。10.进一步的,所述场景资源文件包括:场景对象模板特化数据,所述场景对象模板特化数据包括贴图数据和世界参数数据;所述场景对象模板包括:场景对象的属性,所述场景对象的属性包括键值属性、序列属性和结构体属性。11.进一步的,所述三维场景生成模块进一步用于:根据所述xml文件定义所述场景对象的属性,描述所述场景对象,将所述场景对象实例化,生成虚拟的目标三维场景。12.一种三维场景自动生成方法,所述方法执行以下步骤:步骤1:对目标三维场景进行抽象分析,对场景建模规则进行扩展;步骤2:根据场景资源文件和扩展后的场景建模规则建立场景模型;步骤3:根据映射规则将所述场景模型转换为xml文件;步骤4:根据所述xml文件生成虚拟的目标三维场景。13.进一步的,所述步骤2包括:输入设置在目标三维场景上的拍摄装置所拍摄的拍摄影像;获取表示所述目标三维场景的位置的位置数据;获取表示所述目标三维场景的形状的形状数据;获取包含表示物标的位置的数据的附加显示数据;基于所述位置数据、所述形状数据以及所述附加显示数据,生成将描绘了表示所述附加显示数据的三维的虚拟现实对象的图形与所述拍摄影像合成而得到的合成影像;基于所述附加显示数据中包含的物标的速度或根据所述附加显示数据推测出的物标的速度,推测与最近获取所述附加显示数据的时刻相比更新的时刻的该物标的位置;基于推测的结果,更新所述合成影像中的该物标的虚拟现实对象的描绘。14.与现有技术相比,本发明实现的有益效果:其能够自动获取三维建模的场景资源和素材,基于目标场景的数据信息,自动合成三维场景,具有三维场景合成效率高和合成效果好的方法。附图说明15.以下结合附图和具体实施方式来进一步详细说明本发明:16.图1为本发明实施例公开的三维场景自动生成系统的系统结构示意图;17.图2为本发明实施例公开的三维场景自动生成方法的方法流程示意图。具体实施方式18.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。19.须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅配置用于配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非配置用于限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非配置用于限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。20.实施例121.如图1所示,一种三维场景自动生成系统,所述系统包括:建模规则扩展模块,用于对目标三维场景进行抽象分析,对场景建模规则进行扩展;场景模型建立模块,用于根据场景资源文件和扩展后的场景建模规则建立场景模型包括:拍摄影像输入单元,输入设置在目标三维场景上的拍摄装置所拍摄的拍摄影像;位置获取单元,获取表示所述目标三维场景的位置的位置数据;形状获取单元,获取表示所述目标三维场景的形状的形状数据;附加显示数据获取单元,获取包含表示物标的位置的数据的附加显示数据;合成影像生成单元,基于所述位置数据、所述形状数据以及所述附加显示数据,生成将描绘了表示所述附加显示数据的三维的虚拟现实对象的图形与所述拍摄影像合成而得到的合成影像;物标位置推测单元,基于所述附加显示数据中包含的物标的速度或根据所述附加显示数据推测出的物标的速度,推测与最近获取所述附加显示数据的时刻相比更新的时刻的该物标的位置;以及影像更新单元,基于由所述物标位置推测单元推测的结果,使所述合成影像生成单元更新所述合成影像中的该物标的虚拟现实对象的描绘;文件获取模块,用于根据映射规则将所述场景模型转换为xml文件;三维场景生成模块,用于根据所述xml文件生成虚拟的目标三维场景。22.具体的,3d是three-dimensional的缩写,就是三维图形。在计算机里显示3d图形。就是说在平面里显示三维图形。不像现实世界里,真实的三维空间,有真实的距离空间。计算机里只是看起来很像真实世界,因此在计算机显示的3d图形,就是让人眼看上就像真的一样。人眼有一个特性就是近大远小,就会形成立体感。计算机屏幕是平面二维的,我们之所以能欣赏到真如实物般的三维图像,是因为显示在计算机屏幕上时色彩灰度的不同而使人眼产生视觉上的错觉,而将二维的计算机屏幕感知为三维图像。基于色彩学的有关知识,三维物体边缘的凸出部分一般显高亮度色,而凹下去的部分由于受光线的遮挡而显暗色。这一认识被广泛应用于网页或其他应用中对按钮、3d线条的绘制。比如要绘制的3d文字,即在原始位置显示高亮度颜色,而在左下或右上等位置用低亮度颜色勾勒出其轮廓,这样在视觉上便会产生3d文字的效果。具体实现时,可用完全一样的字体在不同的位置分别绘制两个不同颜色的2d文字,只要使两个文字的坐标合适,就完全可以在视觉上产生出不同。23.实施例224.在上一实施例的基础上,所述物标位置推测单元包括物标朝向推测单元,所述物标朝向推测单元基于所述附加显示数据所包含的物标的朝向的角速度或者根据所述附加显示数据推测出的物标的朝向的角速度,推测与最近获取所述附加显示数据的时刻相比更新的时刻的该物标的朝向,所述影像更新单元基于由所述物标朝向推测单元推测的结果,使所述合成影像生成单元更新所述合成影像中的该物标的虚拟现实对象的描绘。25.实施例326.在上一实施例的基础上,所述建模规则扩展模块进一步用于:基于形式化模型对目标三维场景进行抽象分析,对场景建模规则进行扩展,将所述目标三维场景中的场景对象抽象为场景对象模板。27.具体的,3d建模一般包括以下过程:28.前期准备。在作图之前首先要确定所用的单位是毫米,然后用shift i将cad导入3dmax中。将导入的cad图形移动到世界坐标(0,0,0),然后全选导入的线将其群组为底图,冻结底图。接着调入其他的cad平面。打开二维捕捉,将捕捉点设置为垂直和中点,这样便于前期绘图操作。将导入的图层外轮廓叠放在一起,然后将上面图层在top图中沿y轴移动作为参考。同理导入建筑的各立面图,将其群组,使其外轮廓线与平面外轮廓对齐,再冻结,作为参考。沿x轴90°旋转立面。如果发现无法捕捉到冻结后的点的话,一定要查看捕捉设置。29.生成实体。有了底图的帮衬,在上面拉墙体就极为容易了,这时候重要的是要保证新建的墙体的面最少,计算量尽可能的少。最好是重新用线描出平面墙的形状,这样画出来的线才是个整体。此时,注意要将“startnewshape”后面的对号勾掉,画出的线才可能是整体的。然后给墙体体线添加”extrude”命令,设置建筑的外墙宽度370mm或240mm.同时为了节省面,立面的窗框也作为整体处理。这时候给强体赋上材质。30.3d建模过程中有很多的细小构件,一定要在每建完一个模型后都即使的给它赋上材质,同时每个材质在材质球上最好都标上名字,将来如果需要进一步调整,就可以选择材质球,将使用同一材质的物体选出来,通过alt w键来对单独视窗里的物体进行编辑。在确定修改之后,对使用同一材质的物体添加editablemesh命令,进行塌陷处理为同一物体,这样就可以尽可能的减少面与线的运算,提高效率。但是塌陷命令是不可逆的,使用的时候一定要谨慎。31.摄像机,在完成塌陷后就可以对物体追加目标聚光灯了。在任一视窗内按c键,就将其切换成摄像机窗口了。然后调整摄像机及目标点的高度,一般是在前视图种将其向y方向移动1600mm即可。此时为了便于观察,一般都会对窗口版面做一调整。我一般会在viewportconfiguration/layout中选择左右平铺的方式,它能保证你有最大的视窗和最实用的操作界面。32.实施例433.在上一实施例的基础上,所述场景资源文件包括:场景对象模板特化数据,所述场景对象模板特化数据包括贴图数据和世界参数数据;所述场景对象模板包括:场景对象的属性,所述场景对象的属性包括键值属性、序列属性和结构体属性。34.实施例535.在上一实施例的基础上,所述三维场景生成模块进一步用于:根据所述xml文件定义所述场景对象的属性,描述所述场景对象,将所述场景对象实例化,生成虚拟的目标三维场景。36.具体的,可扩展标记语言与access,oracle和sqlserver等数据库不同,数据库提供了更强有力的数据存储和分析能力,例如:数据索引、排序、查找、相关一致性等,可扩展标记语言仅仅是存储数据。事实上它与其他数据表现形式最大的不同是:可扩展标记语言极其简单,这是一个看上去有点琐细的优点,但正是这点使它与众不同。37.xml的简单易于在任何应用程序中读/写数据,这使xml很快成为数据交换的唯一公共语言,虽然不同的应用软件也支持其他的数据交换格式,但不久之后它们都将支持xml,那就意味着程序可以更容易的与windows、macos、linux以及其他平台下产生的信息结合,然后可以很容易加载xml数据到程序中并分析它,并以xml格式输出结果。38.实施例639.一种三维场景自动生成方法,所述方法执行以下步骤:步骤1:对目标三维场景进行抽象分析,对场景建模规则进行扩展;步骤2:根据场景资源文件和扩展后的场景建模规则建立场景模型;步骤3:根据映射规则将所述场景模型转换为xml文件;步骤4:根据所述xml文件生成虚拟的目标三维场景。40.实施例741.在上一实施例的基础上,所述步骤2包括:输入设置在目标三维场景上的拍摄装置所拍摄的拍摄影像;获取表示所述目标三维场景的位置的位置数据;获取表示所述目标三维场景的形状的形状数据;获取包含表示物标的位置的数据的附加显示数据;基于所述位置数据、所述形状数据以及所述附加显示数据,生成将描绘了表示所述附加显示数据的三维的虚拟现实对象的图形与所述拍摄影像合成而得到的合成影像;基于所述附加显示数据中包含的物标的速度或根据所述附加显示数据推测出的物标的速度,推测与最近获取所述附加显示数据的时刻相比更新的时刻的该物标的位置;基于推测的结果,更新所述合成影像中的该物标的虚拟现实对象的描绘。42.所属
技术领域
:的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的存储模块、处理模块的具体工作过程及有关说明,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。43.本领域技术人员应该能够意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储模块(ram)、内存、只读存储模块(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存模块、硬盘、可移动磁盘、cd~rom、或
技术领域
:内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。44.术语“第一”、“第二”等是配置用于区别类似的对象,而不是配置用于描述或表示特定的顺序或先后次序。45.术语“包括”或者任何其它类似用语旨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、物品或者模块/模块不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其它要素,或者还包括这些过程、方法、物品或者模块/模块所固有的要素。46.至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。47.以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非配置用于限定本发明的保护范围。48.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非配置用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属
技术领域
:中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。当前第1页12当前第1页12
再多了解一些

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