CN112446961A - 场景重建***及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种场景重建***及方法。该***包括:数据采集模块、重采集控制模块和三维重建模块,所述数据采集模块、重采集控制和三维重建模块之间依次通过无线网络连接;所述数据采集模块,用于采集真实场景数据并将所述真实场景数据发送至所述重采集控制模块;所述重采集控制模块,用于根据所述数据采集模块发送的真实场景数据确定重采集区域;在所述重采集区域非空的情况下生成重采集指令,所述重采集指令用于指示所述数据采集模块重新采集和发送真实场景数据;在所述重采集区域为空的情况下,将所述真实场景数据发送至所述三维重建模块;所述三维重建模块,用于根据所述重采集控制模块发送的真实场景数据重建得到虚拟场景。
Description
技术领域
本申请涉及虚拟现实,例如涉及一种场景重建***及方法。
背景技术
虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术是一种可以创建和体验虚拟场景的计算机仿真技术,通过对真实场景进行场景重建得到三维的虚拟场景,使用户沉浸到虚拟环境中,获得身临其境的体验,VR技术越来越广泛地应用在生活和娱乐中,虚拟场景画面渲染越来越丰富,与此同时,对虚拟场景的真实度的要求也越来越高。相关应用中,VR技术通常是基于是已构建好的虚拟计算机仿真场景,无法进行实时端到端的更新,在场景画面质量差的情况下,也无法得到及时的修正,场景重建的精确性无法得到保证,用户无法从虚拟场景中充分体验到真实场景。
发明内容
本申请提供一种场景重建***及方法,以提高场景重建的精确性。
本申请实施例提供一种场景重建***,包括:
数据采集模块、重采集控制模块和三维重建模块,所述数据采集模块、重采集控制和三维重建模块之间依次通过无线网络连接;
所述数据采集模块,用于采集真实场景数据并将所述真实场景数据发送至所述重采集控制模块;
所述重采集控制模块,用于根据所述数据采集模块发送的真实场景数据确定重采集区域;在所述重采集区域非空的情况下生成重采集指令,所述重采集指令用于指示所述数据采集模块重新采集和发送真实场景数据;在所述重采集区域为空的情况下,将所述真实场景数据发送至所述三维重建模块;
所述三维重建模块,用于根据所述重采集控制模块发送的真实场景数据重建得到虚拟场景。
本申请实施例还提供了一种场景重建方法,包括:
采集真实场景数据;
根据采集到的真实场景数据确定重采集区域;
在所述重采集区域非空的情况下生成重采集指令,所述重采集指令用于指示针对所述重采集区域重新采集真实场景数据;
在所述重采集区域为空的情况下,根据所述真实场景数据重建得到虚拟场景。
附图说明
图1为一实施例提供的一种场景重建***的结构示意图;
图2为一实施例提供的另一种场景重建***的结构示意图;
图3为一实施例提供的一种场景重建方法的流程图;
图4为一实施例提供的另一种场景重建方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请进行说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请,而非对本申请的限定。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。
VR技术可应用在旅游、演出、游戏、会议等不同的场景中,用户无需亲身达到即可体验到不同的环境和场景,例如,在旅游的应用场景中,通过采集景区内的图像,根据图像数据进行三维建模,可以向旅客展示虚拟的景区环境。但相关技术中,虚拟场景都是已构建好的虚拟计算机仿真场景,数据从摄像机等采集设备到计算机等用于三维重建的处理设备之间只是单向传递,无法进行实时端到端的更新,单纯依靠从实地场景采集的图像来重建三维的虚拟场景,对采集数据的质量要求很高,如果采集的数据不够精准,则无法精确地重建,重建出的场景细节也不够丰富,并且在场景画面质量差的情况下,也无法得到及时的修正。
在本申请实施例中提供一种场景重建***,对采集到的真实场景数据进行学习或筛选,确定出需要重采集的区域并有针对性地重新采集数据,保证真实场景数据的质量,在此基础上精确地重建出虚拟场景;并且数据通过无线网络传输,能够保证场景重建的实时性,使虚拟场景更加真实。
图1为一实施例提供的一种场景重建***的结构示意图。如图1所示,本实施例提供的场景重建***包括数据采集模块10、重采集控制模块20和三维重建模块30,数据采集模块10、重采集控制模块和三维重建模块30之间依次通过无线网络连接。数据采集模块10用于采集真实场景数据并将真实场景数据发送至重采集控制模块20;重采集控制模块20用于根据数据采集模块10发送的真实场景数据确定重采集区域,在重采集区域非空的情况下生成重采集指令,用于指示数据采集模块10重新采集和发送真实场景数据;在重采集区域为空的情况下,将真实场景数据发送至三维重建模块30;三维重建模块30用于根据重采集控制模块20发送的真实场景数据重建得到虚拟场景。
本实施例中,数据采集模块10用于采集真实场景数据,真实场景数据可以为图像、声音、温湿度等不同的形式,数据采集模块10可以包括摄像机、话筒、温湿度传感器等,分别用于采集不同形式的数据,采集到的采集真实场景数据通过无线网络发送至重采集控制模块20。
重采集控制模块20基于大量的样本数据经过训练和学习,用于根据真实场景数据的质量确定重采集区域。例如,通过将实时采集到的真实场景数据与样本数据进行比对或匹配,识别出场景细节不够丰富或数据内容有误的区域,即重采集区域。以图像数据为例,在图像数据有缺失的情况下,将缺失的区域作为重采集区域,例如摄像机的拍摄范围一定,在该范围中某个区域的图像数据有缺失,则可将这个区域作为重采集区域;在由于摄像机的抖动或真实场景变化造成图像模糊、失真的情况下,可以将模糊、失真的区域作为重采集区域;也可以根据图像数据重建虚拟场景,如果重建的虚拟场景清晰度低、存在失真,则将虚拟场景中清晰度低或失真的区域对应的图像数据的拍摄区域作为重采集区域。
本实施例中,在重采集区域非空的情况下,重采集控制模块20生成重采集指令,指示数据采集模块10针对重采集区域重新采集真实场景数据并发送至重采集控制模块20,直到重采集区域为空,说明真实场景数据的质量达到预设的标准,或与样本数据的质量的差别在可接受范围内,不存在需要重采集的数据或区域,这种情况下,将真实场景数据发送至三维重建模块30。
三维重建模块30用于根据重采集控制模块20发送的真实场景数据重建得到虚拟场景。通过真实场景数据可对真实场景中的事物进行感知和计算,建立虚拟图像、视频和3D模型等虚拟场景并向用户展示。
本实施例的场景重建***,通过对采集到的真实场景数据进行学习和筛选,确定出重采集区域并有针对性地重新采集数据,保证真实场景数据的质量,在此基础上精确地重建出虚拟场景;并且数据通过无线网络传输,能够保证场景重建的实时性,使虚拟场景更加真实。
图2为一实施例提供的另一种场景重建***的结构示意图。如图2所示,重采集控制模块20,包括:校对子模块21,用于校对数据采集模块10采集到的真实场景数据,并根据校对结果确定重采集区域,重采集区域包括场景缺失或数据质量低于预设标准的区域;指令生成子模块22,用于在重采集区域非空的情况下生成针对重采集区域的重采集指令;发送子模块23,用于在重采集区域为空的情况下,将真实场景数据发送至三维重建模块30。
本实施例中,真实场景数据从数据采集模块10传输至重采集控制模块20和三维重建模块30,重采集指令从重采集控制模块20传输至数据采集模块10,通过设备之间数据的双向传递,有针对性地重新采集数据,可以保证数据质量并实现实时端到端的更新。
在一实施例中,数据采集模块10,包括:图像采集子模块11,用于采集真实场景的图像数据;声音采集子模块12,用于采集真实场景的声音数据;温湿度采集子模块13;用于采集真实场景的温湿度数据。
本实施例中,图像采集子模块11包括摄像机等图像传感器,用于采集真实场景中的图像数据;声音采集子模块12包括话筒等声音传感器,用于采集真实场景中的声音数据;温湿度采集子模块13包括温度传感器、热传感器、红外传感器、湿度传感器等,可用于采集真实场景的温湿度数据。
在一实施例中,数据采集模块10还包括:图像重采集子模块14,用于根据重采集指令切换高于当前清晰度的图像传感器重新获取重采集区域的图像数据,或者调整拍摄重采集区域的焦距或角度,重新采集重采集区域的图像数据。
在一实施例中,图像采集子模块11包括广角相机,图像重采集子模块14包括至少一个长焦相机,图像采集子模块11和图像重采集子模块14共同构成多焦距相机阵列,其中,广角相机的焦距较短、视角较大、覆盖区域较广;长焦相机的焦距较长、视角较小、覆盖区域较小,但拍摄画面具有更高的分辨率。在根据图像采集子模块11采集的真实场景数据确定重采集区域非空的情况下,可切换成图像重采集子模块14中的长焦相机有针对性地重新拍摄,以获得图像数据的更多细节。
在一实施例中,图像重采集子模块14包括清晰度、焦距或角度可调的图像传感器,图像重采集子模块14中的图像传感器与图像采集子模块11中的图像传感器可以相同。
在一实施例中,同步重采集子模块用于在重新采集图像数据的过程中同步采集温湿度数据和声音数据。本实施例中,采集或重采集的温湿度数据和声音数据与图像数据是同步的。例如,在某一时间段内采集到的图像数据为行人走在雪地中的场景,则对应的声音数据可能是踩雪的声音,对应的温湿度数据可能是温度较低、湿度较高;又如,在某一时间段内采集到的图像数据为烈日照在大树并形成树荫的场景,则对应的声音数据可能是蝉鸣的声音,对应的温湿度数据可能是温度较高、湿度较低。
在一实施例中,三维重建模块30,包括:图像重建子模块31,用于根据重采集控制模块20发送的真实场景数据中的图像数据重建虚拟场景的三维图像;同步重建子模块32,用于根据真实场景数据的时间戳,将所述真实场景数据中的声音数据和温湿度数据同步至所述三维图像。
本实施例中,在重采集区域为空,即不存在需要重新采集数据的区域的情况下,基于重采集控制模块20发送的高质量的真实场景数据,能够更准确地重建虚拟场景,而不会存在缺失、模糊等情况。此外,在采集真实场景数据的过程中,图像数据、声音数据、温湿度数据等都具有时间戳,各类数据在时间上是具有对应关系且同步采集的;在重建的虚拟场景中,声音数据、温湿度数据与图像数据都是同步的。
在一实施例中,该***还包括:展示模块40,展示模块40与三维重建模块30通过无线网络连接;展示模块40,包括:显示子模块41,用于显示虚拟场景的三维图像;声音子模块42,用于根据三维图像同步播放声音数据;感观子模块43,用于根据三维图像同步模拟真实场景的温度和湿度。
本实施例中,显示子模块41可以包括头戴式显示器、大屏幕立体投影设备、计算全息显示设备等;声音子模块42可以为音箱、耳机等声音输出设备;感观子模块43可以为VR手套或置于用户体表附近的热点设备、吹风设备以及用于释放气味和水雾的设备等。
在一实施例中,数据采集模块10还可以包括体感设备,通过感应器接收用户的动作或语音信息,从而使三维重建模块30实时模拟用户的视角,重建虚拟场景并在展示模块40中展示。
在一实施例中,该***还包括:数据清洗模块50,用于对真实图像数据进行预处理,并将预处理后的真实图像数据发送至重采集控制模块20。
本实施例中,数据清洗模块50用于对数据采集模块10采集到的真实场景数据进行预处理或数据清洗,即发现并纠正数据中可识别的错误,例如检查数据一致性、处理无效值和缺失值等,也可以为去除图像数据或声音数据中的噪音等,进一步保证数据质量。
相关技术中的场景重建技术,无法充分利用真实场景的数据,缺乏自学习机制,并且通过虚拟场景只能向用户展示三维图像,无法展示声音数据,营造的虚拟真实场景细节不够丰富,感官体验欠佳。本实施例中,各模块之间的数据均支持无线网络传输,保证虚拟场景的实时更新;重采集控制模块通过对大量的样本数据进行学习构建训练模型,能够对实时采集的真实场景数据计算,智能识别出细节不够丰富或内容有误的重采集区域,并指示数据采集模块10有针对性的自动化重新采集,通过双向的高速数据传输,使虚拟场景更加丰富真实;通过数据清洗进一步保证数据质量,能够获得更多的虚拟场景的细节;通过同步采集和展示语音数据及温湿度数据,实现景、声、感观同步展示的效果,提高虚拟场景的准确性和真实性,带给用户身临其境的体验。
本申请实施例还提供一种场景重建方法。图3为一实施例提供的一种场景重建方法的流程图。如图3所示,所述方法包括步骤110-步骤150。
在步骤110中,采集真实场景数据。本实施例中,真实场景数据可以为图像、声音、温湿度等不同的形式,可以通过摄像机、话筒、温湿度传感器等采集。
在步骤120中,根据采集到的真实场景数据确定重采集区域。本实施例通过基于大量的样本数据训练和学习,可以分析采集到的真实场景数据的数据质量,据此确定重采集区域。
在步骤130中,所述重采集区域是否为空,若是,则执行步骤150,若否,则执行步骤140。
在步骤140中,生成重采集指令,所述重采集指令用于指示针对所述重采集区域重新采集真实场景数据。
在步骤150中,根据所述真实场景数据重建得到虚拟场景。
本实施例中,在重采集区域非空的情况下生成重采集指令,用于指示重新采集真实场景数据;在重采集区域为空的情况下,根据真实场景数据重建得到虚拟场景。
在一实施例中,在步骤140中,根据重采集指令可返回执行步骤110,采集真实场景数据,并且是针对重采集区域重新采集,对于根据重采集指令重新采集到的真实场景数据,可进一步判断重采集区域是否为空,直到不存在需要重新采集的数据,则根据真实场景数据重建得到虚拟场景。
本实施例的场景重建方法,通过对采集到的真实场景数据进行学习或筛选,确定出重采集区域并有针对性地重新采集数据,保证真实场景数据的质量,在此基础上精确地重建出虚拟场景;并且数据通过无线网络传输,能够保证场景重建的实时性,使虚拟场景更加真实。
本申请实施例还提供另一种场景重建方法。图4为一实施例提供的另一种场景重建方法的流程图。如图4所示,所述方法包括步骤210-步骤290。
在步骤210中,采集真实场景数据。
在一实施例中,所述真实场景数据,包括:真实场景的图像数据、声音数据和温湿度数据。
在步骤220中,校对采集到的真实场景数据并根据校对结果确定重采集区域。
通过基于大量的样本数据训练和学习,可以将采集到的真实场景数据与样本数据进行校对,分析真实场景数据的数据质量,据此确定重采集区域。
在步骤230中,所述重采集区域是否为空,若是,则执行步骤260,若否,则执行步骤240。
在步骤240中,生成重采集指令,所述重采集指令用于指示针对所述重采集区域重新采集真实场景数据。
在步骤250中,根据所述重采集指令重新采集所述重采集区域的真实场景数据。
在一实施例中,所述根据所述重采集指令重新采集所述重采集区域的真实场景数据,包括:根据所述重采集指令切换高于当前清晰度的图像传感器重新获取所述重采集区域的图像数据,或者调整拍摄所述重采集区域的焦距或角度,重新采集所述重采集区域的图像数据;在重新采集图像数据的过程中同步采集温湿度数据和声音数据。
本步骤中,对于重新采集到的真实场景数据,可返回执行步骤220,对重新采集到的真实场景数据与样本数据进行校对,从而确定重采集区域,指导重采集区域为空,则执行S260。
在步骤260中,根据所述真实场景数据重建虚拟场景的三维图像。
在步骤270中,根据所述真实场景数据的时间戳,将声音数据和温湿度数据同步至所述三维图像。
在步骤280中,显示所述虚拟场景的三维图像。
在步骤290中,与所述三维图像同步播放声音数据并同步模拟真实场景的温度和湿度。
本实施例中的场景重建方法与上述实施例的场景重建***属于同一发明构思,具有相同的有益效果,未在本实施例中详尽描述的技术细节可参见上述任意实施例。
以上所述,仅为本申请的示例性实施例而已,并非用于限定本申请的保护范围。
通过示范性和非限制性的示例,上文已提供了对本申请的示范实施例的详细描述。但结合附图和权利要求来考虑,对以上实施例的多种修改和调整对本领域技术人员来说是显而易见的,但不偏离本发明的范围。因此,本发明的恰当范围将根据权利要求确定。
Claims (14)
1.一种场景重建***,其特征在于,包括:数据采集模块、重采集控制模块和三维重建模块,所述数据采集模块、重采集控制和三维重建模块之间依次通过无线网络连接;
所述数据采集模块,用于采集真实场景数据并将所述真实场景数据发送至所述重采集控制模块;
所述重采集控制模块,用于根据所述数据采集模块发送的真实场景数据确定重采集区域;在所述重采集区域非空的情况下生成重采集指令,所述重采集指令用于指示所述数据采集模块重新采集和发送真实场景数据;在所述重采集区域为空的情况下,将所述真实场景数据发送至所述三维重建模块;
所述三维重建模块,用于根据所述重采集控制模块发送的真实场景数据重建得到虚拟场景。
2.根据权利要求1所述的***,其特征在于,所述重采集控制模块,包括:
校对子模块,用于校对所述数据采集模块采集到的真实场景数据,并根据校对结果确定重采集区域,所述重采集区域包括场景缺失或数据质量低于预设标准的区域;
指令生成子模块,用于在所述重采集区域非空的情况下生成针对所述重采集区域的重采集指令;
发送子模块,用于在所述重采集区域为空的情况下,将所述真实场景数据发送至所述三维重建模块。
3.根据权利要求1所述的***,其特征在于,所述数据采集模块,包括:
图像采集子模块,用于采集真实场景的图像数据;
声音采集子模块,用于采集真实场景的声音数据;
温湿度采集子模块;用于采集真实场景的温湿度数据。
4.根据权利要求3所述的***,其特征在于,所述数据采集模块,还包括:
图像重采集子模块,用于根据所述重采集指令切换高于当前清晰度的图像传感器重新获取所述重采集区域的图像数据,或者调整拍摄所述重采集区域的焦距或角度,重新采集所述重采集区域的图像数据;
同步重采集子模块,用于在重新采集图像数据的过程中同步采集温湿度数据和声音数据。
5.根据权利要求3所述的***,其特征在于,所述三维重建模块,包括:
图像重建子模块,用于根据所述重采集控制模块发送的真实场景数据中的图像数据重建虚拟场景的三维图像;
同步重建子模块,用于根据所述真实场景数据的时间戳,将所述真实场景数据中的声音数据和温湿度数据同步至所述三维图像。
6.根据权利要求5所述的***,其特征在于,还包括:展示模块,所述展示模块与所述三维重建模块通过无线网络连接;
所述展示模块,包括:
显示子模块,用于显示所述虚拟场景的三维图像;
声音子模块,用于根据所述三维图像同步播放声音数据;
感观子模块,用于根据所述三维图像同步模拟真实场景的温度和湿度。
7.根据权利要求1-6任一项所述的***,其特征在于,还包括:
数据清洗模块,用于预处理所述真实图像数据,并将预处理后的真实图像数据发送至所述重采集控制模块。
8.一种场景重建方法,其特征在于,包括:
采集真实场景数据;
根据采集到的真实场景数据确定重采集区域;
在所述重采集区域非空的情况下生成重采集指令,所述重采集指令用于指示针对所述重采集区域重新采集真实场景数据;
在所述重采集区域为空的情况下,根据所述真实场景数据重建得到虚拟场景。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述根据采集到的真实场景数据确定重采集区域,包括:
校对采集到的真实场景数据并根据校对结果确定重采集区域,所述重采集区域包括场景缺失或数据质量低于预设标准的区域。
10.根据权利要求8或9所述的方法,其特征在于,所述真实场景数据,包括:真实场景的图像数据、声音数据和温湿度数据。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,还包括:
根据所述重采集指令重新采集所述重采集区域的真实场景数据。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述根据所述重采集指令重新采集所述重采集区域的真实场景数据,包括:
根据所述重采集指令切换高于当前清晰度的图像传感器重新获取所述重采集区域的图像数据,或者调整拍摄所述重采集区域的焦距或角度,重新采集所述重采集区域的图像数据;
在重新采集图像数据的过程中同步采集温湿度数据和声音数据。
13.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述根据所述真实场景数据重建得到虚拟场景,包括:
根据所述真实场景的图像数据重建虚拟场景的三维图像;
根据所述真实场景数据的时间戳,将声音数据和温湿度数据同步至所述三维图像。
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,还包括:
显示所述虚拟场景的三维图像;
与所述三维图像同步播放声音数据并同步模拟真实场景的温度和湿度。
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