CN107038745A - 一种3d旅游景观漫游交互方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种3D旅游景观漫游交互方法及装置。所述方法包括：S1，通过3dmax构建旅游景观的实体模型；S2，基于Unity3D对所述实体模型进行draw call优化和视角内面数优化；并进行后期处理，获得旅游景观漫游***；以及S3，基于所述旅游景观漫游***，结合HTC Vive设备进行游戏交互。本发明基于Unity3D中的功能对各类实体模型进行优化，减少模型的冗余度，从而提高模型的绘制速度；作为旅游景观和虚拟现实的结合，通过线下旅游与线上深度体验式旅游的融合，可优化旅游服务模式，带动旅游与虚拟现实相结合的景观旅游服务发展。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟仿真技术领域，更具体地，涉及一种3D旅游景观漫游交互方法及装置。
背景技术
目前，随着大众生活水平的提高，景观旅游从单一浅层次的观光游，逐渐向深度体验式旅游发展。传统景观旅游娱乐体验宣传推广的方式主要采用浅层次的二维方式展现，其可视化效果较差，缺少一定的交互性，已经不能满足虚拟展呈需求，虚拟交互旅游方式应运而生。
所谓的虚拟交互旅游是利用运用计算机对旅游景观进行场景建模以及搭建逼真的三维虚拟环境，实现人与虚拟场景的交互。另外，通过线下旅游与线上深度体验式旅游的融合，优化旅游服务模式，带动旅游与虚拟现实相结合的景观旅游服务发展，改变旅游中一味的观光游，能更好的传达景点背后的文化内涵。
现有的应用***在场景的展示方面有一定的缺陷，包括展示方式单一，只能靠鼠标键盘、触摸屏等实现，缺乏沉浸感和交互性。
发明内容
本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的3D旅游景观漫游交互方法及装置。
根据本发明的一个方面，提供一种3D旅游景观漫游交互方法，包括：
S1，通过3dmax构建旅游景观的实体模型；
S2，基于Unity3D对所述实体模型进行draw call优化和视角内面数优化；并进行后期处理，获得旅游景观漫游***；以及
S3，基于所述旅游景观漫游***，结合HTC Vive设备进行游戏交互。
根据本发明的另一个方面，还提供一种3D旅游景观漫游交互装置，包括：
实体模型模块，用于通过3dmax构建旅游景观的实体模型；
模型优化模块，用于基于Unity3D对所述实体模型进行draw call优化和视角内面数优化；并进行后期处理，获得旅游景观漫游***；以及
游戏交互模块，用于基于所述旅游景观漫游***，结合HTC Vive设备进行游戏交互。
本发明提出一种3D旅游景观漫游交互方法及装置，基于Unity3D中的功能对各类实体模型进行优化，减少模型的冗余度，从而提高模型的绘制速度；利用三维可视化的旅游景观现场，以三维画面的形式结合交互设备给人带来震撼的视觉、听觉和触觉体验，将沉浸性、交互性和想象性融入其中；作为旅游景观和虚拟现实的结合，通过线下旅游与线上深度体验式旅游的融合，可优化旅游服务模式，带动旅游与虚拟现实相结合的景观旅游服务发展。
附图说明
图1为本发明实施例一种3D旅游景观漫游交互方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，一种3D旅游景观漫游交互方法，包括：
S1，通过3dmax构建旅游景观的实体模型；
S2，基于Unity3D对所述实体模型进行draw call优化和视角内面数优化；并进行后期处理，获得旅游景观漫游***；以及
S3，基于所述旅游景观漫游***，结合HTC Vive设备进行游戏交互。
本实施例通过三维建模软件3dmax根据旅游景观中的场景的具体特点进行建模和贴图的三维模型制作，得到各类实体模型。然后基于Unity3D中的功能对各类实体模型进行优化，减少模型的冗余度，从而提高模型的绘制速度；并进行后期合成，最终生成旅游景观漫游***，并结合HTC Vive设备进行游戏交互。
本发明利用三维可视化的旅游景观现场，以三维画面的形式结合交互设备给人带来震撼的视觉、听觉和触觉体验，将沉浸性、交互性和想象性融入其中；作为旅游景观和虚拟现实的结合，通过线下旅游与线上深度体验式旅游的融合，可优化旅游服务模式，带动旅游与虚拟现实相结合的景观旅游服务发展。
具体的，S1中所述实体模型包括：建筑模型、室内物体模型、场景模型和动画模型。
在一个实施例中，S2中所述draw call优化包括：
将多个不同的模型贴图拼接在一起，进行同样的shader渲染；改变所述实体模型的UV形状进行所述实体模型与所述模型贴图间的对接，并合并为一个整体；
对所述旅游景观中相似场景的实体模型，通过复制模型形状进行UV材质的共享；
使用烘焙贴图，将阴影部分与原贴图进行图像合并处理。
本实施例中，通过对模型贴图进行优化，使不同形状的模型材质贴图相同，并使draw call产生批处理，从而提供draw call处理效率。在一个景观场景中，必然会出现很多相似的部分；对所述旅游景观中相似场景的实体模型进行模型形状优化，相似的部分通过复制的方法，可以直接共享UV材质，进而共享draw call，节约资源，提高了处理效率。对于阴影的实时解算也将极大的消耗draw call；若映射在不同的实体模型表面的阴影形状不一，则需再调用一次draw call重新进行结算；本实施例中使用烘焙贴图，将阴影部分与原贴图进行图像合并，可省去解算阴影所消耗的draw call。
本实施例通过对模型贴图、模型形状和烘焙贴图等三方面的优化处理，极大的简化draw call处理，节约draw call资源，提供了draw call处理效率，提高了用户体验感。
在一个实施例中，S2中所述视角内面数优化包括：
基于Unity3d的Frustum Culling对主视角的锥形区域内的物体进行渲染；
基于Unity3d的Occlusion Culling对场景内能够直观看到的物体进行渲染。
本实施例中，对视角内和视角外的处理分别采用Unity3d自带的OcclusionCulling和Frustum Culling进行处理。
当对视角外进行Frustum Culling处理时，只渲染主视角的锥形区域内的物体。在主视角的锥形范围外的物体不予进行渲染。有效的节省了资源，提示了游戏的流畅性。
当对视角内进行Occlusion Culling处理时，只渲染场景内能够直观看到的物体，不渲染被遮挡到的物体，但具体参数需要后期设置。
在另一个实施例中，有一种简单易行的办法可以对视野内面数进行优化，即调节摄像机视距。在不需要摄像机同时注意很多场景元素的时候可以选取该办法，即把相机的视距适当降低并开启雾效，也可降低场景的渲染负担。
在一个实施例中，所述S2之前还包括：对所述实体模型进行深度图投影后，利用高斯差分算法计算轮廓线图；
利用多边形逼近和Bezier曲线拟合所述轮廓线图。
本实施例将所述实体模型进行压缩成轮廓线图，可以节省存储空间，解决三维模型过大导致存储空间占用过大的问题。
在一个实施例中，S2中所述后期处理包括：
通过Unity3D将3dmax创建的所述实体模型对应的文件导出为.fbx格式文件；
将所述.fbx格式文件导入Unity3D游戏引擎，生成所述旅游景观漫游***，并导出exe文件进行发布；
进行HTC Vive设备的硬件与所述Unity3D游戏引擎的环境配置；
在所述Unity3D游戏引擎中进行物理碰撞效果的设置。
本实施例中包括场景搭建、与HTC Vive设备的环境配置以及物理碰撞效果的设置三部分。
在场景搭建时，Unity3D接收3DSmax中创建的实体文件，需要将3DSmax中的文件以.fbx的文件形式导出，再将.fbx格式文件导入Unity3d游戏引擎完成旅游景观漫游***的开发，将生成的虚拟旅游景观从Unity3d中导出EXE文件，最后发布。
在进行与HTC Vive设备的环境配置时，通过所述Unity3D游戏引擎进行环境参数的设置，使HTC Vive设备与所述Unity3D游戏引擎导出的所述旅游景观漫游***进行融合互动。
在物理碰撞效果的设置时，当角色在虚拟场景中漫游时，涉及到与地形的碰撞检测和与物的碰撞检测。
Unity3d中内置了物理引擎，可以实现多种碰撞检测处理，具体的，所述物理碰撞效果包括：盒型碰撞体、球型碰撞体、胶囊碰撞体和网格碰撞体。
优选的，本实施例中的障碍物主要采用盒型碰撞体和网格碰撞体。
在一个实施例中，所述S3进一步包括：
根据HTC Vive设备的红外追踪***，配合HTC Vive设备的头盔显示器和手柄上的若干个定位追踪装置，以及所述头盔显示器上的定位摄像头，对所述旅游景观漫游***中的目标进行定位追踪和运动捕捉。
在一个实施例中，所述S2还包括：对场景中较近的物体进行渲染，对场景中较远的物体只显示轮廓线图；当所述较远的物体逐渐临近时，对所述较远的物体的轮廓线图进行纹理填充。
本实施例可以在不降低3D游戏景观漫游效果的同时，简化数据处理，降低数据量。
在一个实施例中，还可以选取一系列不同的阈值对游戏场景中的图像进行压缩处理，从而得到一系列不同质量的图像，然后在虚拟现实场景中根据视点与景物的距离调用不同级的图像文件。此方法对于降低***负荷，提高图像的实时显示速度有一定的价值。
分形处理和小波变换具有内在的多尺度属性和尺度不变性，它们能够对纹理图像中的粗糙度特征的描述，可以对用于场景物体表面的纹理贴图进行不同分辨率的特征提取，得到不同分辨率的图像。
本实施例所述HTC Vive设备与所述旅游景观漫游***融合后，可以在毫秒级别内实现目标的定位追踪和运动捕捉，带来实时的画面反馈和动作识别。优选的，所述手柄上的若干个定位追踪装置为10个以上的定位追踪装置。
本发明还提供一种3D旅游景观漫游交互装置，包括
实体模型模块，用于通过3dmax构建旅游景观的实体模型；
模型优化模块，用于基于Unity3D对所述实体模型进行draw call优化和视角内面数优化；并进行后期处理，获得旅游景观漫游***；以及
游戏交互模块，用于基于所述旅游景观漫游***，结合HTC Vive设备进行游戏交互。
在一个实施例中，所述模型优化模块进一步包括：
draw call优化单元，用于所述实体模型进行模型贴图优化、模型形状优化和烘焙贴图；
视角内面数优化单元，用于基于Unity3d的Frustum Culling对主视角的锥形区域内的物体进行渲染，基于Unity3d的Occlusion Culling对场景内能够直观看到的物体进行渲染；以及
后期处理单元，用于进行所述旅游景观漫游***的场景搭建、与HTC Vive设备的环境配置以及物理碰撞效果的设置。
本实施例中，所述模型贴图优化包括：将多个不同的模型贴图拼接在一起，进行同样的shader渲染；改变所述实体模型的UV形状进行所述实体模型与所述模型贴图间的对接，并合并为一个整体。
本实施例中，所述模型形状优化包括：对所述旅游景观中相似场景的实体模型，通过复制模型形状进行UV材质的共享。
本实施例中，所述烘焙贴图包括：使用烘焙贴图，将阴影部分与原贴图进行图像合并处理。
本实施例中，所述场景搭建包括：Unity3D接收3DSmax中创建的实体文件，需要将3DSmax中的文件以.fbx的文件形式导出，再将.fbx格式文件导入Unity3d游戏引擎完成旅游景观漫游***的开发，将生成的虚拟旅游景观从Unity3d中导出EXE文件，最后发布。
本实施例中，所述物理碰撞效果包括：盒型碰撞体、球型碰撞体、胶囊碰撞体和网格碰撞体。优选的，本实施例中的障碍物主要采用盒型碰撞体和网格碰撞体。
在一个实施例中，所述HTC Vive设备包括：
头盔、头盔显示器、手柄、红外追踪***、设置于所述手柄上的若干个定位追踪装置和设置于所述头盔显示器上的定位摄像头。
本实施例中，根据HTC Vive设备的红外追踪***，配合HTC Vive设备的头盔显示器和手柄上的若干个定位追踪装置，以及所述头盔显示器上的定位摄像头，对所述旅游景观漫游***中的目标进行定位追踪和运动捕捉，可以在毫秒级别内实现目标的定位追踪和运动捕捉，带来实时的画面反馈和动作识别。
优选的，所述手柄上的若干个定位追踪装置为10个以上的定位追踪装置。
本发明提出一种基于虚拟仿真技术的3D旅游景观漫游交互方法及装置，Unity3D中的模型优化方法、三维显示、HTC Vive交互定位技术，可以较为真实的对已经破损的旅游景观的进行仿真；通过线下旅游与线上深度体验式旅游的融合，优化旅游服务模式，带动旅游与虚拟现实相结合的新型旅游服务发展。用户通过交互体验感受该景点破损之前的历史变迁，带动线下的旅游发展，改变旅游中一味的观光游现象，更好的传达景点背后的文化内涵。
最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种3D旅游景观漫游交互方法，其特征在于，包括：
S1，通过3dmax构建旅游景观的实体模型；
S2，基于Unity3D对所述实体模型进行draw call优化和视角内面数优化；并进行后期处理，获得旅游景观漫游***；以及
S3，基于所述旅游景观漫游***，结合HTC Vive设备进行游戏交互。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，S2中所述draw call优化包括：
将多个不同的模型贴图拼接在一起，进行同样的shader渲染；改变所述实体模型的UV形状进行所述实体模型与所述模型贴图间的对接，并合并为一个整体；
对所述旅游景观中相似场景的实体模型，通过复制模型形状进行UV材质的共享；
使用烘焙贴图，将阴影部分与原贴图进行图像合并处理。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，S2中所述视角内面数优化包括：
基于Unity3d的Frustum Culling对主视角的锥形区域内的物体进行渲染；
基于Unity3d的Occlusion Culling对场景内能够直观看到的物体进行渲染。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2之前还包括：对所述实体模型进行深度图投影后，利用高斯差分算法计算轮廓线图；
利用多边形逼近和Bezier曲线拟合所述轮廓线图。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，S2中所述后期处理包括：
通过Unity3D将3dmax创建的所述实体模型对应的文件导出为.fbx格式文件；
将所述.fbx格式文件导入Unity3D游戏引擎，生成所述旅游景观漫游***，并导出exe文件进行发布；
进行HTC Vive设备的硬件与所述Unity3D游戏引擎的环境配置；
在所述Unity3D游戏引擎中进行物理碰撞效果的设置。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3进一步包括：
根据HTC Vive设备的红外追踪***，配合HTC Vive设备的头盔显示器和手柄上的若干个定位追踪装置，以及所述头盔显示器上的定位摄像头，对所述旅游景观漫游***中的目标进行定位追踪和运动捕捉。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2还包括：对场景中较近的物体进行渲染，对场景中较远的物体只显示轮廓线图；
当所述较远的物体逐渐临近时，对所述较远的物体的轮廓线图进行纹理填充。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述物理碰撞效果包括：盒型碰撞体、球型碰撞体、胶囊碰撞体和网格碰撞体。
9.一种3D旅游景观漫游交互装置，其特征在于，包括：
实体模型模块，用于通过3dmax构建旅游景观的实体模型；
模型优化模块，用于基于Unity3D对所述实体模型进行draw call优化和视角内面数优化；并进行后期处理，获得旅游景观漫游***；以及
游戏交互模块，用于基于所述旅游景观漫游***，结合HTC Vive设备进行游戏交互。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述HTC Vive设备包括：
头盔、头盔显示器、手柄、红外追踪***、设置于所述手柄上的若干个定位追踪装置和设置于所述头盔显示器上的定位摄像头。
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