用戶控制三維仿真技術(shù),提供增強的逼真數(shù)字對象視圖和交互體驗的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域，尤其涉及用戶控制的逼真三維仿真和交互技術(shù)，該技術(shù)利用改善的三維視圖效果，提供增強的逼真數(shù)字對象視圖和交互體驗。用戶控制逼真三維仿真和交互技術(shù)可通過提供增強的數(shù)字對象視圖和交互體驗而應(yīng)用于在線購物、協(xié)作和對象演示、在線學(xué)習(xí)、媒體、娛樂及內(nèi)容制作業(yè)、計算機、機械和通信行業(yè)等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]諸多領(lǐng)域的三維視圖應(yīng)用正日期增多，如娛樂、機械工程設(shè)計視圖、在線購物網(wǎng)站及線下產(chǎn)品廣告欄。有很多基于網(wǎng)頁的購物市場、網(wǎng)站或店面，它們展示圖像，在一些情況下還展示物品或產(chǎn)品的小段視頻。圖像是靜態(tài)的，在某些情況下，僅可通過放大或縮小以更清晰地查看圖像。其他一些情況下會捕捉到產(chǎn)品視頻，但這會導(dǎo)致視頻加載和最終查看變得緩慢，此外，用戶大多數(shù)是通過流媒體或二維投影或部分人用三維媒體播放器查看視頻。展示的圖像和書面文字只提供目標(biāo)對象的有限信息。這里的有限信息指供終端用戶查看的有關(guān)對象的書面和展示信息。這是一種被動的信息傳輸方式。在常規(guī)系統(tǒng)中，對于基于網(wǎng)頁的門戶或網(wǎng)站以及在線購物門戶網(wǎng)站，用戶對產(chǎn)品的交互體驗，在很大程度上不如用戶或客戶親自訪問店面的體驗更強，例如:從所有可能角度查看產(chǎn)品，查看產(chǎn)品功能，對產(chǎn)品提出需要了解的所有問題，與產(chǎn)品交互，像現(xiàn)實中一樣查看產(chǎn)品內(nèi)外部。這是一種積極的信息傳輸方式。
[0003]US7680694B2、US8069095B2、US8326704 B2, US20130066751 AU US20 I20036040AU US20100 I 855 I 4A1、US20070179867A1 和 US200200025 I 1A1，討論三維視圖的解決方案，和一些網(wǎng)上購物、購物地點和商店的相關(guān)交互形式。這只限于通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器以流動媒體的交互式仿真視圖在用戶計算機上展示虛擬購物站點。不過，這并不能產(chǎn)生三維模型，三維模型提供用戶控制的虛擬和交互體驗，具有真正意義上的真實對象屬性，不局限或限定于預(yù)先設(shè)定或預(yù)先確定交互作體驗。常規(guī)系統(tǒng)、方法和技術(shù)不足以產(chǎn)生具有真實對象屬性(如實際對象的外觀、形狀、尺寸、質(zhì)地、內(nèi)部零部件安裝、鏡像效果、對象表面的觸摸感、光潔度、光屬性和其他性質(zhì)、特點和狀態(tài))的三維模型，三維模型提供用戶控制的逼真交互效果，例如缺乏對相關(guān)對象所有平面的360度全方位旋轉(zhuǎn)查看，針對對象的特點、狀態(tài)和性質(zhì)的不受限侵入式交互、時限變化交互和實時環(huán)境映射交互。專利US7，680，69482、US832670482和WO 0111 151 I Al還討論了客服人員或動畫人物或抽象人物或銷售助理，他們能夠向客戶提供產(chǎn)品或圖形信息，提醒客戶的購買行為、產(chǎn)品選擇，并提供建議和促銷信息。這種交互方式僅限于預(yù)先產(chǎn)品意見和信息。錄入的查詢結(jié)構(gòu)和內(nèi)容通常與數(shù)據(jù)庫相匹配，便于查找和檢索答案。但是，就實時智能人類交互而言，動畫人物與真實人類用戶之間依然存在差距。動畫人物沒有面部表情、手部動作和細心，而栩栩如生的動畫人物或客服人員根據(jù)真實人類用戶的查詢作出反饋是一項重要標(biāo)準(zhǔn)。對于主動溝通，自然界面(如英語等語言的理解)很有必要。該技術(shù)通過一個虛擬輔助或智能系統(tǒng)，辨識文本聊天的語言含義，并響應(yīng)客戶的特定查詢，實現(xiàn)該技術(shù)需付出極大的努力，是一項尚待解決的問題。
[0004]一項日本專利，申請?zhí)枮?2000129043(發(fā)行號為2001312633)論述了一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)簡單展示文本信息，在靜止圖象信息或攝影圖像之外以評論形式展示觸感、說明性文字和視頻，而用戶只需要閱讀三維信息。該項專利及其他專利US60701 49A、W00169364A3.W0 02/48967A1、US5737533A、US7720276 8UUS7353188 82、US6912293 81、US20090315916A 1、US20050253840A1論述了三維視圖和仿真技術(shù)以及虛擬或網(wǎng)絡(luò)購物體驗，但是缺乏下述一項或多項觀點和技術(shù)。
[0005]此外，除上述者外，目前提供數(shù)字對象視圖和交互體驗的三維仿真技術(shù)同樣缺乏下述一項或多項:
[0006]1.目前仿真三維模型是中空模型，意味著這類模型不允許嵌入式相互作用，如查看某對象的仿真三維模型的實時分解圖，或像人們在現(xiàn)實場景中操作的一樣，打開三維模型的各個部分。例如，在常規(guī)的虛擬現(xiàn)實設(shè)置中，用戶不能從冰箱的仿真三維模型中打開冰箱的壓縮機，或打開或操作仿真三維模型的組成部分(如手機三維模型中的電池和其他內(nèi)部零部件)進行互動并實現(xiàn)逼真視圖，不能旋轉(zhuǎn)車輪、轉(zhuǎn)動方向盤來判斷運動和動力防線，也不能檢查手機仿真三維模型的實時內(nèi)部零部件或外觀。一些常規(guī)系統(tǒng)只提供有限的選項，點擊這些選項會以攝影或全景視圖展示對象的內(nèi)部零部件，但無法超越所提供的選項對內(nèi)部零部件進行更多分析。其他例子，如裝有油類或任何液體的瓶子的三維視圖，只在常規(guī)系統(tǒng)中展示三維仿真視圖，但用戶不能根據(jù)在現(xiàn)實中可行的愿望，以交互方式打開瓶塞，或從瓶中倒出液體。換言之，根據(jù)用戶選擇的用戶控制交互不可行。
[0007]2.這種模型不允許逼真的突出式交互，例如在不同平面對對象的三維模型進行360度旋轉(zhuǎn)，并可從任何投影角度實習(xí)實現(xiàn)交互。當(dāng)前技術(shù)大多只允許在一個平面上進行360度旋轉(zhuǎn)。此外，當(dāng)前的三維仿真技術(shù)不能實現(xiàn)逼真的三維仿真效果或三維可視化效果，其虛擬視圖不能精確展示對象三維模型發(fā)光部件的照明效果，擁有電子顯示部件的三維模型的交互(以了解電子顯示功能)和描述真實對象的聲音效果。
[0008]3.另外還缺乏原創(chuàng)性和真實對象的親近感，即壓力、味覺判斷和觸感。例如，打開冰箱的用戶握住手柄，并施加壓力以打開冰箱門。當(dāng)前的虛擬三維仿真模型和技術(shù)不能判斷手柄和光滑度或柔軟度和打開冰箱門所需的壓力或力道，
[0009]4.也不能像使用或操作物體時一樣監(jiān)控或查看時限變化。用戶無法在所需時間之后檢查產(chǎn)品或?qū)ο笮袨椤Ｈ鐧z查熨斗的加熱情況，或冰箱的制冷效果，或房間空調(diào)的制冷情況。此外，用戶不能聽到在對象仿真三維模型中打開冰箱門時，在現(xiàn)實中打開真實冰箱所產(chǎn)生的真實聲音。不能聽到或監(jiān)控聲音在一定時間間隔之后發(fā)生的其他變化，從而體驗產(chǎn)品性能或與其他產(chǎn)品進行對比。
[0010]5.此外，在實際情況下，用戶可開啟手提電腦、臺式機、iPad、移動設(shè)備或任何計算計設(shè)備，并查看啟動時間、裝載操作系統(tǒng)的速度并播放音樂等。諸多虛擬三維模型缺乏這樣的實時交互，用戶可選的操作僅限于查看對象(如手提電腦)的外觀。
[0011]6.實時環(huán)境映射交互是通過照相機捕捉、映射并實時模擬用戶環(huán)境(用戶周邊的地方或地點)，從而通過與映射和虛擬環(huán)境的交互，在電子屏幕上展示仿真三維模型或虛擬對象。當(dāng)前技術(shù)還無法實現(xiàn)包含鏡像效應(yīng)的實時交互。
[0012]7.當(dāng)前技術(shù)在加載三維模型時，無法實現(xiàn)文本形式三維模型的動態(tài)定制化。
[0013]當(dāng)前虛擬仿真的相關(guān)技術(shù)無法實現(xiàn)這種實時的改進型交互。當(dāng)前可用技術(shù)的上述缺陷，使得人類用戶很難同現(xiàn)實中一樣與虛擬實物進行交互，因此，需要一種技術(shù)提供改善的數(shù)字對象視圖和交互體驗，從真正意義上填補真實和虛擬世界之間的空白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本項發(fā)明的目的在于實現(xiàn)一種用戶控制的逼真三維仿真系統(tǒng)，提供改善的對象視圖和交互體驗，在交互式的仿真三維模型中展示虛擬的真實產(chǎn)品。該系統(tǒng)的用戶控制逼真三維仿真和交互技術(shù)包含一個帶虛擬操作子系統(tǒng)的三維模型顯示器，該技術(shù)可用于在三維視圖中從多個角度查看數(shù)字對象，如現(xiàn)實中一樣，同時以現(xiàn)實中的方式操作對象的仿真三維模型，在電子顯示屏上產(chǎn)生逼真的三維可視化效果。
[0015]本項發(fā)明的另一個目的是提供一種能夠用戶控制的逼真三維仿真方法，使用用戶控制的逼真三維仿真系統(tǒng)，提供增強的逼真數(shù)字對象視圖和交互體驗。提供一種解決方案，實現(xiàn)具有實際對象類似屬性(如實際對象的外觀、形狀、尺寸、質(zhì)地、內(nèi)部零部件安裝、對象表面的觸摸感、光潔度和其他性質(zhì)、特點和狀態(tài))的三維模型，該模型可根據(jù)每個用戶的實時選擇和相關(guān)對象的不同特點、狀態(tài)和性質(zhì)，執(zhí)行取自突出式交互的用戶控制仿真交互、侵入式交互、時限變化交互和實時環(huán)境映射交互。用戶控制的逼真三維仿真和交互技術(shù)在加載三維模型時，可實現(xiàn)文本形式三維模型的動態(tài)定制化，從而使得三維模型具有選擇性加載能力，更有效利用內(nèi)存。這一功能優(yōu)化了加載時間，因此，即使數(shù)據(jù)經(jīng)由超文本傳輸協(xié)議傳輸網(wǎng)頁(HTTP)進行傳輸，對象三維模型視圖查看也不受影響或影響很小。本項發(fā)明還有一個目的，即實現(xiàn)建筑物實時動態(tài)交互點，在擁有多個對象的現(xiàn)場直播的直播視頻中展示虛擬三維對象。
[0016]本項發(fā)明的最后一個目的是提供虛擬操作子系統(tǒng)，實現(xiàn)對所展示的三維模型的操作功能，根