CN110033521B - 一种基于vr与ar技术的三维可视化*** - Google Patents

一种基于vr与ar技术的三维可视化*** Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于VR与AR技术的三维可视化***，用于解决现有技术中的三维可视化***存在色彩不能根据观察者的角度、距离和时间段进行调整，使观察者在任何角度观察的色彩无变化，降低了真实效果的问题；包括图像获取模块、图像处理模块、三维建模模块、图像色彩提取模块、色彩调整模块、三维建模模块、日照模拟模块、视角检测模块、交互模块和VR、AR智能设备；该基于VR与AR技术的三维可视化***，根据VR、AR智能设备的观察视角以及输入的时间段，通过色彩调整模块重新计算，然后将像素格新的赋值颜色再对建模进行上色，从而使观察者对观察时的三维建模的色彩更接近于真实。

Description

一种基于VR与AR技术的三维可视化***
技术领域
本发明涉及三维可视化技术领域，尤其涉及一种基于VR与AR技术的三维可视化***。
背景技术
可视化技术是利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机视觉、计算机辅助设计等多个领域，成为研究数据表示、数据处理、决策分析等一系列问题的综合技术；在之前的十几年中，计算机图形学得到了长足的发展，使得三维建模技术逐步完善，通过计算机仿真能够再现三维世界中的物体，并且能够用三维形体来表示复杂的信息；同时，最近几年来并行计算技术与图形加速硬件的快速崛起，使得可视化技术也得到了质的飞跃。
现有技术中的三维可视化***存在色彩不能根据观察者的角度、距离和时间段进行调整，使观察者在任何角度观察的色彩无变化，降低了真实效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于VR与AR技术的三维可视化***。
本发明所要解决的技术问题为：
(1)如何根据观察视角、距离和时间段调解三维可视化***的色彩，使三维模型观察更加真实；
(2)如何录制、缓存使用者的观察视频并合理删除；
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于VR与AR技术的三维可视化***，包括图像获取模块、图像处理模块、三维建模模块、图像色彩模块、色彩调整模块、三维建模模块、日照模拟模块、视角检测模块、交互模块和VR、AR智能设备；
所述图像获取模块用于获取目标物的手机图像、无人机倾斜图像、街景车图像和互联网图像数据；所述图像获取模块将获取目标物的手机图像、无人机倾斜图像、街景车图像和互联网图像数据发送至图像处理模块；所述图像处理模块接收图像获取模块发送的目标物的手机图像、无人机倾斜图像、街景车图像和互联网图像数据并提取目标物可视化数据；所述可视化数据包括通过SITF算法提取的目标物特征点以及目标物可视化颜色数据；所述图像处理模块将目标物特征点数据发送至三维建模模块；所述三维建模模块接收图像处理模块发送的目标物特征点数据并对目标物特征点进行三维建模；
所述图像处理模块将可视化颜色数据发送至图像色彩模块，图像色彩模块接收图像处理模块发送的目标物可视化颜色数据并进行计算机颜色识别，具体识别步骤如下：
步骤一：将目标物可视化颜色数据分为若干个像素格Pij，i＝1……n，j＝1……n；设定计算机颜色分类为RGBk，k＝1……n；
步骤二：像素格Pij内的颜色与计算机颜色分类进行匹配，通过设定阀值，超过设定阀值，即像素格Pij内的颜色为匹配到的颜色RGBk；
所述图像色彩模块将像素格匹配到的颜色发送至色彩调整模块；
所述日照模拟模块用于对目标物按照时间顺序进行模拟光照并采集目标物每个像素格的光照强度值；所述日照模拟模块将采集的目标物每个像素格的光照强度值发送至色彩调整模块；
所述视角检测模块用于实时检测VR、AR智能设备的观察视角以及观察视点与目标物的坐标；所述视角检测模块将检测的VR、AR智能设备的观察视角以及观察视点与目标物的坐标发送至色彩调整模块，所述色彩调整模块用于对目标物的色彩进行调整，具体调整步骤如下：
S1：计算VR、AR智能设备的观察视角内的像素格与VR、AR智能设备的观察视点之间的夹角；并将夹角标记为Dij；
S2：计算VR、AR智能设备的观察视角内目标物像素格与VR、AR智能设备的观察视点之间的距离；并将距离记为Sij；
S3：设定每个像素格Pij对应的光照强度值LXij；
S4：利用公式
Figure GDA0002232190550000031
获取得到像素格在不同位置的像素格明度MDij；其中，u1、u2、u3为预设比例系数；MDb为明度标准值；Db为预设角度界限值；
S5：将像素格Pij匹配到的颜色RGBk和计算的像素格明度MDij的对像素格重新赋值得到新的赋值颜色；将新的赋值颜色记为CRGBk；
所述色彩调整模块将像素格新的赋值颜色发送至三维建模模块；三维建模模块对按照像素格新的赋值颜色对目标物进行重新赋值颜色；所述三维建模模块将目标物的三维模型发送至服务器。
优选的，所述服务器接收三维建模模块发送的目标物的三维模型并标记为三维可视化***进行存储；所述服务器还包括声音导入模块和历史缓存模块；所述声音导入模块用于向三维可视化***导入目标物三维模型的声音；所述历史缓存模块用于录制用户访问三维可视化***并进行缓存，历史缓存模块包括存储单元、统计单元、计算单元和删除单元；存储单元用于对录制用户访问三维可视化***的视频进行缓存，统计单元用于统计用户对录制用户访问三维可视化***的视频的访问次数；计算单元用于计算存储单元内缓存的用户访问三维可视化***的视频的缓存时间；删除单元用于对存储单元内缓存的用户访问三维可视化***的视频进行删除；计算单元的具体计算步骤如下：
步骤一：用户访问服务器内三维可视化***开始计时并缓存，停止访问时则计时停止并停止缓存；将缓存视频的时长记为Ti，i……n；缓存视频的大小Gi，i……n；
步骤二：利用公式Hi＝Ha-(Ti-Tb)*z1-(Gi-Gb)*z2+Qi*z3获取得到缓存存储时间Hi；其中，Qi为用户对录制用户访问三维可视化***的视频的访问次数；Ha为缓存时间标准值；Gb为缓存视频的时间标准值；z1、z2、z3为预设固定比例系数；缓存视频时长越长，缓存存储时间越短；缓存视频内存越大，缓存存储时间越短；访问次数越多；缓存存储时间越长；
步骤三：视频缓存的时间与缓存存储时间之和为删除日期；当删除日期与***当前日期相同时；则计算单元发送“删除指令”至删除单元，删除单元对该缓存的视频进行删除；
优选的，所述交互模块包括访问单元和语音单元；所述访问单元用于用户通过VR、AR设备登陆并访问服务器；所述语音单元用于用户之间实时通过语音交流。
优选的，所述交互模块还包括输入单元；所述输入单元用于用户输入时间段并发送至日照模拟模块；所述日照模拟模块接收输入单元发送的输入时间段并进行处理，处理步骤如下：
步骤一：设定时间段记为STm；太阳的模拟位置记为Wm；
步骤二：输入的时间段与设定时间段STm进行匹配；得到匹配的太阳模拟位置Wm；
步骤三：在目标物上设置有不同方向光照强度检测单元；通过太阳模拟位置Wm；设定目标物模型的不同方向记为Fd；d＝1……12；Fd方向上光照强度检测单元采集到的光照强度记为LXd；
步骤四：通过判断像素格位于的方向；当像素格的方向属于Fd；则像素格对应的LXij＝LXd；
本发明的有益效果：
(1)本发明通过图像获取模块获取目标物的手机图像、无人机倾斜图像、街景车图像和互联网图像数据然后传输到图像处理模块；然后对目标物进行色彩提取和建模；根据VR、AR智能设备的观察视角以及输入的时间段，通过色彩调整模块重新计算，然后将像素格新的赋值颜色再对建模进行上色，从而使观察者对观察时的三维建模的色彩更接近于真实；
(2)利用公式
Figure GDA0002232190550000051
获取得到像素格在不同位置的像素格明度MDij；光照强度值越大，像素格明度值越大；目标物像素格与VR、AR智能设备的观察视点之间的距离越近，像素格明度值越大；夹角与九十度方向偏离越小，像素格明度值越大；
(3)本发明服务器还包括声音导入模块和历史缓存模块；声音导入模块用于向三维可视化***导入目标物三维模型的声音；历史缓存模块用于录制用户访问三维可视化***并进行缓存，利用公式Hi＝Ha-(Ti-Tb)*z1-(Gi-Gb)*z2+Qi*z3获取得到缓存存储时间Hi；缓存视频时长越长，缓存存储时间越短；缓存视频内存越大，缓存存储时间越短；访问次数越多；缓存存储时间越长；交互模块包括访问单元和语音单元；访问单元用于用户通过VR、AR设备登陆并访问服务器；语音单元用于用户之间实时通过语音交流。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种基于VR与AR技术的三维可视化***的原理框图。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种基于VR与AR技术的三维可视化***，包括图像获取模块、图像处理模块、三维建模模块、图像色彩模块、色彩调整模块、三维建模模块、日照模拟模块、视角检测模块、交互模块和VR、AR智能设备；
图像获取模块用于获取目标物的手机图像、无人机倾斜图像、街景车图像和互联网图像数据；图像获取模块将获取目标物的手机图像、无人机倾斜图像、街景车图像和互联网图像数据发送至图像处理模块；图像处理模块接收图像获取模块发送的目标物的手机图像、无人机倾斜图像、街景车图像和互联网图像数据并提取目标物可视化数据；可视化数据包括通过SITF算法提取的目标物特征点以及目标物可视化颜色数据；图像处理模块将目标物特征点数据发送至三维建模模块；三维建模模块接收图像处理模块发送的目标物特征点数据并对目标物特征点进行三维建模；
图像处理模块将可视化颜色数据发送至图像色彩模块，图像色彩模块接收图像处理模块发送的目标物可视化颜色数据并进行计算机颜色识别，具体识别步骤如下：
步骤一：将目标物可视化颜色数据分为若干个像素格Pij，i＝1……n，j＝1……n；设定计算机颜色分类为RGBk，k＝1……n；
步骤二：像素格Pij内的颜色与计算机颜色分类进行匹配，通过设定阀值，超过设定阀值，即像素格Pij内的颜色为匹配到的颜色RGBk；将目标物的色彩放大数倍，形成像素格，并将像素格颜色与计算机的颜色进行匹配，得到计算机所识别的RGB颜色；
图像色彩模块将像素格匹配到的颜色发送至色彩调整模块；
日照模拟模块用于对目标物按照时间顺序进行模拟光照并采集目标物每个像素格的光照强度值；日照模拟模块将采集的目标物每个像素格的光照强度值发送至色彩调整模块；
视角检测模块用于实时检测VR、AR智能设备的观察视角以及观察视点与目标物的坐标；视角检测模块将检测的VR、AR智能设备的观察视角以及观察视点与目标物的坐标发送至色彩调整模块，色彩调整模块用于对目标物的色彩进行调整，具体调整步骤如下：
S1：计算VR、AR智能设备的观察视角内的像素格与VR、AR智能设备的观察视点之间的夹角；并将夹角标记为Dij；
S2：计算VR、AR智能设备的观察视角内目标物像素格与VR、AR智能设备的观察视点之间的距离，并将距离记为Sij；
S3：设定每个像素格Pij对应的光照强度值LXij；
S4：利用公式获取得到像素格在不同位置的像素格明度MDij；其中，u1、u2、u3为预设比例系数；MDb为明度标准值；Db为预设角度界限值；光照强度值越大，像素格明度值越大；目标物像素格与VR、AR智能设备的观察视点之间的距离越近，像素格明度值越大；夹角与九十度方向偏离越小，像素格明度值越大；根据观察视角的夹角、距离以及模拟的光照强度实时调节三维模型可视化的色彩变化，从而使观察时与现实更加接近；
S5：将像素格Pij匹配到的颜色RGBk和计算的像素格明度MDij的对像素格重新赋值得到新的赋值颜色；将新的赋值颜色记为CRGBk；
色彩调整模块将像素格新的赋值颜色发送至三维建模模块；三维建模模块对按照像素格新的赋值颜色对目标物进行重新赋值颜色；三维建模模块将目标物的三维模型发送至服务器；
服务器接收三维建模模块发送的目标物的三维模型并标记为三维可视化***进行存储；服务器还包括声音导入模块和历史缓存模块；声音导入模块用于向三维可视化***导入目标物三维模型的声音；三维建模、像素格重新赋值颜色和声音导入形成三维场景，通过VR、AR智能设备进行观察，历史缓存模块用于录制用户访问三维可视化***并进行缓存，历史缓存模块包括存储单元、统计单元、计算单元和删除单元；存储单元用于对录制用户访问三维可视化***的视频进行缓存，统计单元用于统计用户对录制用户访问三维可视化***的视频的访问次数；计算单元用于计算存储单元内缓存的用户访问三维可视化***的视频的缓存时间；删除单元用于对存储单元内缓存的用户访问三维可视化***的视频进行删除；计算单元的具体计算步骤如下：
步骤一：用户访问服务器内三维可视化***开始计时并缓存，停止访问时则计时停止并停止缓存；将缓存视频的时长记为Ti，i……n；缓存视频的大小Gi，i……n；
步骤二：利用公式Hi＝Ha-(Ti-Tb)*z1-(Gi-Gb)*z2+Qi*z3获取得到缓存存储时间Hi；其中，Qi为用户对录制用户访问三维可视化***的视频的访问次数；Ha为缓存时间标准值；Gb为缓存视频的时间标准值；z1、z2、z3为预设固定比例系数；缓存视频时长越长，缓存存储时间越短；缓存视频内存越大，缓存存储时间越短；访问次数越多；缓存存储时间越长；
步骤三：视频缓存的时间与缓存存储时间之和为删除日期；当删除日期与***当前日期相同时；则计算单元发送“删除指令”至删除单元，删除单元对该缓存的视频进行删除；
交互模块包括访问单元和语音单元；访问单元用于用户通过VR、AR设备登陆并访问服务器；语音单元用于用户之间实时通过语音交流；
交互模块还包括输入单元；输入单元用于用户输入时间段并发送至日照模拟模块；日照模拟模块接收输入单元发送的输入时间段并进行处理，处理步骤如下：
步骤一：设定时间段记为STm；太阳的模拟位置记为Wm；
步骤二：输入的时间段与设定时间段STm进行匹配；得到匹配的太阳模拟位置Wm；
步骤三：在目标物上设置有不同方向光照强度检测单元；通过太阳模拟位置Wm；设定目标物模型的不同方向记为Fd；d＝1……12；Fd方向上光照强度检测单元采集到的光照强度记为LXd；
步骤四：通过判断像素格位于的方向；当像素格的方向属于Fd方向；则像素格对应的LXij＝LXd；
本发明的工作原理：图像获取模块获取目标物的手机图像、无人机倾斜图像、街景车图像和互联网图像数据然后传输到图像处理模块；然后对目标物进行色彩提取和建模；根据VR、AR智能设备的观察视角以及输入的时间段，通过色彩调整模块重新计算，然后将像素格新的赋值颜色再对建模进行上色，从而使观察者对观察时的三维建模的色彩更接近于真实；三维建模、像素格重新赋值颜色和声音导入形成三维场景，通过VR、AR智能设备进行观察；利用公式获取得到像素格在不同位置的像素格明度MDij；光照强度值越大，像素格明度值越大；目标物像素格与VR、AR智能设备的观察视点之间的距离越近，像素格明度值越大；夹角与九十度方向偏离越小，像素格明度值越大；服务器还包括声音导入模块和历史缓存模块；声音导入模块用于向三维可视化***导入目标物三维模型的声音；历史缓存模块用于录制用户访问三维可视化***并进行缓存，利用公式Hi＝Ha-(Ti-Tb)*z1-(Gi-Gb)*z2+Qi*z3获取得到缓存存储时间Hi；缓存视频时长越长，缓存存储时间越短；缓存视频内存越大，缓存存储时间越短；访问次数越多；缓存存储时间越长；交互模块包括访问单元和语音单元；访问单元用于用户通过VR、AR设备登陆并访问服务器；语音单元用于用户之间实时通过语音交流。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于VR与AR技术的三维可视化***，其特征在于，包括图像获取模块、图像处理模块、三维建模模块、图像色彩模块、色彩调整模块、三维建模模块、日照模拟模块、视角检测模块、交互模块和VR、AR智能设备；
所述图像获取模块用于获取目标物的手机图像、无人机倾斜图像、街景车图像和互联网图像数据；所述图像获取模块将获取目标物的手机图像、无人机倾斜图像、街景车图像和互联网图像数据发送至图像处理模块；所述图像处理模块接收图像获取模块发送的目标物的手机图像、无人机倾斜图像、街景车图像和互联网图像数据并提取目标物可视化数据；所述可视化数据包括通过SITF算法提取的目标物特征点以及目标物可视化颜色数据；所述图像处理模块将目标物特征点数据发送至三维建模模块；所述三维建模模块接收图像处理模块发送的目标物特征点数据并对目标物特征点进行三维建模；
所述图像处理模块将可视化颜色数据发送至图像色彩模块，图像色彩模块接收图像处理模块发送的目标物可视化颜色数据并进行计算机颜色识别，具体识别步骤如下：
步骤一：将目标物可视化颜色数据分为若干个像素格Pij，i＝1……n，j＝1……n；设定计算机颜色分类为RGBk，k＝1……n；
步骤二：像素格Pij内的颜色与计算机颜色分类进行匹配，通过设定阀值，超过设定阀值，即像素格Pij内的颜色为匹配到的颜色RGBk；
所述图像色彩模块将像素格匹配到的颜色发送至色彩调整模块；
所述日照模拟模块用于对目标物按照时间顺序进行模拟光照并采集目标物每个像素格的光照强度值；所述日照模拟模块将采集的目标物每个像素格的光照强度值发送至色彩调整模块；
所述视角检测模块用于实时检测VR、AR智能设备的观察视角以及观察视点与目标物的坐标；所述视角检测模块将检测的VR、AR智能设备的观察视角以及观察视点与目标物的坐标发送至色彩调整模块，所述色彩调整模块用于对目标物的色彩进行调整，具体调整步骤如下：
S1：计算VR、AR智能设备的观察视角内的像素格与VR、AR智能设备的观察视点之间的夹角；并将夹角标记为Dij；
S2：计算VR、AR智能设备的观察视角内目标物像素格与VR、AR智能设备的观察视点之间的距离；并将距离记为Sij；
S3：设定每个像素格Pij对应的光照强度值LXij；
S4：利用公式
Figure FDA0002232190540000021
获取得到像素格在不同位置的像素格明度MDij；其中，u1、u2、u3为预设比例系数；MDb为明度标准值；Db为预设角度界限值；
S5：将像素格Pij匹配到的颜色RGBk和计算的像素格明度MDij的对像素格重新赋值得到新的赋值颜色；将新的赋值颜色记为CRGBk；
所述色彩调整模块将像素格新的赋值颜色发送至三维建模模块；三维建模模块对按照像素格新的赋值颜色对目标物进行重新赋值颜色；所述三维建模模块将目标物的三维模型发送至服务器。
2.根据权利要求1所述的一种基于VR与AR技术的三维可视化***，其特征在于，所述服务器接收三维建模模块发送的目标物的三维模型并标记为三维可视化***进行存储；所述服务器还包括声音导入模块和历史缓存模块；所述声音导入模块用于向三维可视化***导入目标物三维模型的声音；所述历史缓存模块用于录制用户访问三维可视化***并进行缓存，历史缓存模块包括存储单元、统计单元、计算单元和删除单元；存储单元用于对录制用户访问三维可视化***的视频进行缓存，统计单元用于统计用户对录制用户访问三维可视化***的视频的访问次数；计算单元用于计算存储单元内缓存的用户访问三维可视化***的视频的缓存时间；删除单元用于对存储单元内缓存的用户访问三维可视化***的视频进行删除；计算单元的具体计算步骤如下：
步骤一：用户访问服务器内三维可视化***开始计时并缓存，停止访问时则计时停止并停止缓存；将缓存视频的时长记为Ti，i……n；缓存视频的大小Gi，i……n；
步骤二：利用公式Hi＝Ha-(Ti-Tb)*z1-(Gi-Gb)*z2+Qi*z3获取得到缓存存储时间Hi；其中，Qi为用户对录制用户访问三维可视化***的视频的访问次数；Ha为缓存时间标准值；Gb为缓存视频的时间标准值；z1、z2、z3为预设固定比例系数；缓存视频时长越长，缓存存储时间越短；缓存视频内存越大，缓存存储时间越短；访问次数越多；缓存存储时间越长；
步骤三：视频缓存的时间与缓存存储时间之和为删除日期；当删除日期与***当前日期相同时；则计算单元发送“删除指令”至删除单元，删除单元对该缓存的视频进行删除。
3.根据权利要求1所述的一种基于VR与AR技术的三维可视化***，其特征在于，所述交互模块包括访问单元和语音单元；所述访问单元用于用户通过VR、AR设备登陆并访问服务器；所述语音单元用于用户之间实时通过语音交流。
4.根据权利要求1所述的一种基于VR与AR技术的三维可视化***，其特征在于，所述交互模块还包括输入单元；所述输入单元用于用户输入时间段并发送至日照模拟模块；所述日照模拟模块接收输入单元发送的输入时间段并进行处理，处理步骤如下：
步骤一：设定时间段记为STm；太阳的模拟位置记为Wm；
步骤二：输入的时间段与设定时间段STm进行匹配；得到匹配的太阳模拟位置Wm；
步骤三：在目标物上设置有不同方向光照强度检测单元；通过太阳模拟位置Wm；设定目标物模型的不同方向记为Fd；d＝1……12；Fd方向上光照强度检测单元采集到的光照强度记为LXd；
步骤四：通过判断像素格位于的方向；当像素格的方向属于Fd；则像素格对应的LXij＝LXd。
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