基于移動終端和全息展示的虛擬場景協(xié)同建模方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及三維虛擬場景建模技術領域，尤其涉及一種基于移動終端和全息展示的虛擬場景協(xié)同建模方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality，簡稱VR)是一項涉及人機交互、計算機圖形學和人工智能等學科的綜合技術。它的目的是用計算機來生成一個逼真的三維感覺世界，給用戶如同真實世界的體驗。虛擬現(xiàn)實技術目前無論在游戲、動畫、廣告宣傳還是在建筑設計、軍事仿真等領域都發(fā)揮著巨大的作用，而虛擬場景的搭建是構建虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)過程中至關重要的一步。
[0003]當前對虛擬場景進行搭建的方式主要有三種:第一種是采用三維建模軟件進行直接搭建，并人工逐個對模型進行位置擺放，形成三維場景整體環(huán)境，最終利用虛擬現(xiàn)實的技術進行環(huán)境展現(xiàn)，缺點是門檻高、具體操作復雜、協(xié)同性差；第二種是基于三維激光掃描等技術，獲取彩色視頻圖像數(shù)據(jù)，通過計算機處理獲得場景的快速三維建模，缺點是對硬件要求高、測量成本高、需要大量人工修改；第三種是參數(shù)化建模，輸入?yún)?shù)、尺寸確定特征依存關系來搭建場景，缺點是用戶必須掌握特定計算機語言和具備一定編程能力。
[0004]隨著虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展，對虛擬場景建模的交互和效率方面提出了更高的要求。例如將已建模好的大量文物模型在虛擬博物館內按照年代或材質等多種分類方式進行布置，需要對數(shù)量可觀的模型進行多種單獨變換操作；在消防培訓演示中對逃生建筑內部結構的構建時，需要快速在虛擬場景中建造墻壁、擺放障礙物。這就要求通過多人協(xié)作提高建模效率以及采用新的建模交互方式降低操作復雜性。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種基于移動終端和全息展示的虛擬場景協(xié)同建模方法及系統(tǒng)，移動終端普及范圍廣、移動性強、成本低、趨向大屏化發(fā)展、觸摸交互性大幅提升，移動終端為三維虛擬場景的建模帶來了全新的交互模式，使虛擬場景的建模能克服時間、空間上的困難，它的融入使此類三維虛擬場景系統(tǒng)的應用更加普及、方便。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0007]基于移動終端和全息展示的虛擬場景協(xié)同建模方法，包括以下步驟:
[0008]步驟一:搭建全息立體投影設備，將全息立體投影設備與服務器連接，調整投影與全息膜位置；
[0009]步驟二:將所有參與場景搭建的用戶的移動終端與提供三維場景建模及顯示的服務器連接在同一個無線局域網(wǎng)內；
[0010]步驟三:獲得三維虛擬場景的二維平面設計圖、規(guī)劃草圖或之前保存的二維平面圖，導入系統(tǒng)中，為場景建模提供繪制模板；
[0011]步驟四:高優(yōu)先級用戶根據(jù)導入的場景平面設計圖在二維場景繪制單元中繪制或調整虛擬場景墻壁，實時在虛擬環(huán)境中生成二維場景；
[0012]步驟五:通過多個移動終端的模型添加單元協(xié)同添加虛擬場景中的模型，并進行調整；
[0013]步驟六；通過自然交互單元，對全息顯示的三維虛擬場景進行漫游觀察確認；
[0014]步驟七:保存三維場景二維設計圖并導出三維場景。
[0015]所述步驟二的具體方法包括:
[0016](2-1).服務器一直處于監(jiān)聽狀態(tài)，負載三維場景建模單元的計算機在無線局域網(wǎng)中形成一個組播域；
[0017](2-2).移動終端在請求建立與服務器的連接時在該組播域中發(fā)送本終端的驗證信息和移動終端的IP地址；
[0018](2-3).服務器收到驗證信息和移動終端的IP地址后進行驗證，通過后發(fā)送給移動終端確認信息以及服務器的IP地址，每個移動終端跟服務器的連接正式建立；
[0019](2-4).服務器建立一個存儲已連接的移動終端IP地址的列表，為列表中的每個移動終端按照先前約定的搭建虛擬場景的權限分配優(yōu)先級屬性。
[0020]所述步驟三的具體方法為:
[0021](3-1)若有三維場景的二維平面設計圖，將其導入系統(tǒng)作為草圖；
[0022](3-2)若有之前通過本系統(tǒng)編輯保存過的設計圖，打開設計圖繼續(xù)進行編輯；
[0023](3-3)若無三維場景的二維平面設計圖，也無已編輯的保存好的設計圖，直接在系統(tǒng)中新建場景。
[0024]所述步驟四的具體方法為:
[0025](4-1)采用單線描圖方式繪制場景二維平面圖的墻壁，并利用橡皮筋技術和吸附技術提高繪制準確度；
[0026](4-2)完成墻壁草圖繪制后，選定二維平面圖的墻壁頂點進行拖動調整，改變三維場景中的墻壁位置；
[0027](4-3)繪制不規(guī)則的曲面墻壁時，通過調整二維場景中對應墻壁的直線進行調整。
[0028]所述步驟五的具體方法為:
[0029](5-1)每個用戶利用移動終端的二維場景繪制單元打開已繪制好所有墻壁的二維場景平面圖，選中模型庫中或二維平面圖中已有的模型對象進行操作；
[0030](5-2)移動終端將操作對象的索引發(fā)送到服務器，服務器收到數(shù)據(jù)后，將該用戶對該模型對象的操作同步至服務器上的三維場景建模單元。
[0031]所述步驟(4-1)中繪制場景二維平面圖的墻壁的具體方法為:
[0032](41-1)按照墻壁順序依次觸摸繪制二維平面圖的墻壁頂點，所述墻壁頂點為三維場景中兩面墻之間的墻角；
[0033](41-2)獲取二維平面中每個觸摸點的二維坐標，存入墻壁頂點列表；
[0034](41-3)在每個觸摸點和上一個觸摸點之間自動繪制二維墻壁，并在三維場景中實時顯示對應的三維單面墻壁；當觸摸點與首次觸摸點重合，二維墻壁組成一個多邊形時，該墻壁頂點輸入完畢。
[0035]所述步驟(4-2)中調整二維平面圖的墻壁頂點的具體方法為:
[0036](42-1)完成場景中所有墻壁的直線墻繪制后，切換進入調整墻壁模式，在此模式下不能對墻壁進行繪制操作；
[0037](42-2)長按需要調整位置的二維墻壁頂點，該頂點進入編輯狀態(tài)，拖動到需調整的位置后停止觸摸即完成墻壁頂點調整操作，同時三維場景中的墻壁也會根據(jù)改動的頂點自動做出實時修改；
[0038]所述步驟(4-3)中繪制不規(guī)則的曲面墻壁的具體方法為:
[0039](43-1)切換進入調整墻壁模式；
[0040](43-2)長按需要修改為曲面墻的墻壁對應在二維平面圖中的邊，待該邊進入編輯狀態(tài)時，拖動該邊直到曲線邊達到預期效果時松開；同時三維場景中的墻壁也會根據(jù)改動后的二維曲線邊自動生成對應的曲面墻壁。
[0041]所述步驟(5-1)中選中模型庫中或二維平面圖中已有的模型對象進行操作的具體過程如下:
[0042](51-1)切換至模型操作模式，打開模型庫，選中要放置在三維虛擬場景中的模型的二維表示圖，拖動圖片至模型放置位置；
[0043](51-2)長按二維平面圖中的模型表示圖，待該圖片表示的模型進入編輯狀態(tài)時，使用對應觸摸手勢對該模型進行平移、縮放、旋轉等操作，此時原選中圖片的手指可松開。
[0044]所述步驟五還包括:
[0045]在服務器同步任一移動終端對模型對象的操作至三維場景建模單元前，先進行如下操作:
[0046](52-1)服務器判斷當前是否有兩個或兩個以上的移動終端同時發(fā)送同一個模型對象索引；
[0047](52-2)如果沖突，則按照移動終端的優(yōu)先級屬性指派對該模型對象的操作權限，最高級用戶能獲得對該模型對象的操作權，移動終端對該模型對象進行的操作能同步至三維場景中，而較低級用戶對該模型對象進行的操作視為無效。
[0048]一種采用基于移動終端和全息展示的虛擬場景協(xié)同建模方法的系統(tǒng)，包括:
[0049]二維