一种用于增强虚拟场景实现的模型展示方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种用于增强虚拟场景实现的模型展示方法，包括如下步骤：摄相机捕捉现实空间的图像信息；游戏引擎读取摄像机的现实图像，并且将现实图像与虚拟场景重合进行现实图像模拟化；增强虚拟场景实现框架实时获取摄像头在现实空间内拍摄的图像数据，根据摄像头在现实空间中的方位实时修改现实图像在虚拟场景的位置；本方案利用视觉惯性测距法跟踪设备的数据来分析虚拟场景和真实场景的相对位置，实现坐标系的对齐并进行虚拟场景的融合计算，完全即时的动态模拟功能，并且可视化程度高。

A model display method for enhancing the implementation of virtual scene

【技术实现步骤摘要】
一种用于增强虚拟场景实现的模型展示方法
本专利技术实施例涉及3D模拟
，具体涉及一种用于增强虚拟场景实现的模型展示方法。
技术介绍
ARKit是苹果在2017年WWDC推出的AR开发平台。开发人员可以使用这套工具iPhone和iPad创建增强现实应用程序。ARKit是用于AR增强现实开发，支持两部设备分享同样的虚拟物品，让AR体验更有趣。2018年6月5日，苹果在大会上发布了iOS12，iOS12上新增了很多AR相关的功能，例如AR测量工具和AR多人互动功能，可使用手机在AR场景下实现测量，现场演示AR玩乐高游戏的场景，除了积木本身，还能探索乐高积木世界中的故事，甚至乐高小人都是动态的。AR的功能还可以应用在很多场景之中，比如新闻应用，可以在网页中实现图片的AR显示。但是现有的ARKit模拟展示方法只能实现静态三维模拟，而无法实现动态三维模拟，因此限制了ARKit开发平台的多重应用功能。
技术实现思路
为此，本专利技术实施例提供一种用于增强虚拟场景实现的模型展示方法，采用视觉惯性测距法跟踪设备的数据来分析虚拟场景和真实场景的相对位置，实现坐标系的对齐并进行虚拟场景的融合计算，完全即时的动态模拟功能，以解决现有技术中ARKit模拟展示方法只能实现静态三维模拟，而无法实现动态三维模拟，限制了ARKit开发平台的多重应用功能的问题。为了实现上述目的，本专利技术的实施方式提供如下技术方案：一种用于增强虚拟场景实现的模型展示方法，包括如下步骤：步骤100、摄相机捕捉现实空间的图像信息；步骤200、游戏引擎实时读取摄像机拍摄的现实图像，增强虚拟场景实现框架获取并处理现实图像的数据并将现实图像与虚拟场景重合进行现实图像模拟化；步骤300、根据摄像头在现实空间中的方位实时修改现实图像在虚拟场景的位置，完成现实图像到3D虚拟图像的转化。。作为本专利技术的一种优选方案，在步骤100中，在所述游戏引擎中通过增强虚拟场景实现框架安装包提供的AR摄像机管理类捕捉到摄像机拍摄的图像。作为本专利技术的一种优选方案，在步骤200中，在所述游戏引擎中通过增强虚拟场景实现框架安装包提供的AR视频类读取到摄像头拍摄的现实图像，再将现实图像与3D虚拟场景进行重合，得到现实图像的3D虚拟图像。作为本专利技术的一种优选方案，在步骤300中，将摄像头拍摄的图像在现实空间的方位对应到虚拟场景中的位置的方法具体为：步骤301、在现实空间创建关于摄像头移动位置的现实三维坐标系；步骤302、实时追踪摄像头在现实三维坐标系立体空间上的六轴姿势，并自动获取摄相机的相应方向和位置；步骤303、创建关于虚拟场景的三维虚拟坐标系，利用增强虚拟场景实现框架的视觉惯性测距法跟踪摄像头的数据，分析现实图像在虚拟场景的相对位置；步骤304、将现实图像的坐标与虚拟场景的三维虚拟坐标系的坐标对齐，进行现实图像在虚拟场景的融合计算。作为本专利技术的一种优选方案，在步骤304中，将现实图像在虚拟场景的现实三维坐标系的坐标对齐的方式具体为：在现实图像中选择若干个表示图像轮廓信息的特征点，利用增强虚拟场景实现框架内的视觉惯性测距法追踪相机里这些特征点在现实空间的三维坐标系位置变化；改变这些特征点的比例与视角形成虚拟多向视角，将虚拟多向视角的虚拟图像在三维虚拟坐标系内展示。作为本专利技术的一种优选方案，在步骤302中，在摄像头获取的每帧图像刷新之前，重新计算用户的位置，通过摄像系统将现实世界中的一个点与摄像机传感器上的一帧像素相匹配以追踪用户的姿势。作为本专利技术的一种优选方案，所述现实图像在现实三维坐标系的六轴移动包括沿着三个相互垂直的坐标轴x、y、z方向平移，以及沿着三个相互垂直的坐标轴x、y、z方向旋转，所述现实图像仅在一个三维虚拟坐标系的固定位置显示，即摄像头拍摄时的移动或者旋转，不会影响现实图像在三维虚拟坐标系的位置。作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤300完成现实图像到3D虚拟图像的转化后，还包括在3D虚拟图像上增设特效的步骤，增设特效的步骤具体为：把需要增设的图片资源素材进行分类；按照需要使用纹理包工具打包成Unity3D图集；通过Unity3D动画组件将图集中的序列帧导入动画组件制作成特效动画。作为本专利技术的一种优选方案，利用游戏引擎中的材质管理模块替换特效动画中材质球图片以区分线条颜色，利用算法控制材质球的UV法线实现线条流动的特效。作为本专利技术的一种优选方案，通过游戏引擎中的UI管理系统将特效动画放到虚拟世界坐标中，利用算法控制UI特效动画的播放顺序。本专利技术的实施方式具有如下优点：本实施方式由AR相机负责捕捉摄像头画面，游戏引擎搭建3D虚拟场景，再将虚拟物体显示在现实场景中。视觉惯性测距法跟踪设备的数据来分析虚拟场景和真实场景的相对位置，实现坐标系的对齐并进行虚拟场景的融合计算，完全即时的动态模拟功能，并且可视化程度高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。图1为本专利技术实施方式中3D虚拟模型展示方法的结构框图；图2为本专利技术实施方式中增强虚拟场景实现框架与游戏引擎的关联关系框图。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1和图2所示，本专利技术提供了一种用于增强虚拟场景实现的模型展示方法，本实施方式由AR相机负责捕捉摄像头画面，游戏引擎搭建3D虚拟场景，再将虚拟物体显示在现实场景中。视觉惯性测距法跟踪设备的数据来分析虚拟场景和真实场景的相对位置，实现坐标系的对齐并进行虚拟场景的融合计算。具体包括如下步骤：步骤100、摄相机捕捉现实空间的图像信息。在步骤100中，在所述游戏引擎中通过ARkitSDK提供的ARCameraManager(AR摄像机管理类)捕捉到摄像机拍摄的画面。ARkit是苹果发布iOS11系统所新增框架，能够以最简单快捷的方式实现AR技术功能。增强虚拟场景实现框架提供了两种AR技术：基于3D场景实现的增强现实，和基于2D场景实现的增强现实。在ARKit中创建虚拟3D模型，首先利用AR摄像机捕捉现实世界图像，AR摄相机只负责捕捉图像，不参与数据的处理。它属于3D场景中的一个环节，每一个3D场景都会有一个摄相机，决定了我们看物体的视野。步骤200、游戏引擎实时读取摄像机拍摄的现实图像，增强虚拟场景实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于增强虚拟场景实现的模型展示方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤100、摄相机捕捉现实空间的图像信息；/n步骤200、游戏引擎实时读取摄像机拍摄的现实图像，增强虚拟场景实现框架获取并处理现实图像的数据并将现实图像与虚拟场景重合进行现实图像模拟化；/n步骤300、根据摄像头在现实空间中的方位实时修改现实图像在虚拟场景的位置，完成现实图像到3D虚拟图像的转化。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于增强虚拟场景实现的模型展示方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤100、摄相机捕捉现实空间的图像信息；
步骤200、游戏引擎实时读取摄像机拍摄的现实图像，增强虚拟场景实现框架获取并处理现实图像的数据并将现实图像与虚拟场景重合进行现实图像模拟化；
步骤300、根据摄像头在现实空间中的方位实时修改现实图像在虚拟场景的位置，完成现实图像到3D虚拟图像的转化。


2.根据权利要求1所述的一种用于增强虚拟场景实现的模型展示方法，其特征在于，在步骤100中，在所述游戏引擎中通过增强虚拟场景实现框架安装包提供的AR摄像机管理类捕捉到摄像机拍摄的图像。


3.根据权利要求1所述的一种用于增强虚拟场景实现的模型展示方法，其特征在于，在步骤200中，在所述游戏引擎中通过增强虚拟场景实现框架安装包提供的AR视频类读取到摄像头拍摄的现实图像，再将现实图像与3D虚拟场景进行重合，得到现实图像的3D虚拟图像。


4.根据权利要求1所述的一种用于增强虚拟场景实现的模型展示方法，其特征在于，在步骤300中，将摄像头拍摄的图像在现实空间的方位对应到虚拟场景中的位置的方法具体为：
步骤301、在现实空间创建关于摄像头移动位置的现实三维坐标系；
步骤302、实时追踪摄像头在现实三维坐标系立体空间上的六轴姿势，并自动获取摄相机的相应方向和位置；
步骤303、创建关于虚拟场景的三维虚拟坐标系，利用增强虚拟场景实现框架的视觉惯性测距法跟踪摄像头的数据，分析现实图像在虚拟场景的相对位置；
步骤304、将现实图像的坐标与虚拟场景的三维虚拟坐标系的坐标对齐，进行现实图像在虚拟场景的融合计算。


5.根据权利要求4所述的一种用于增强虚拟场景实现的模型展示方法，其特征在于，在步骤304中，将现实图像在虚拟场景的现实三维坐标系的坐标对齐的方式具体为：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄学劲，林怡霄，刘宗扬，李家淇，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，广东电网有限责任公司东莞供电局，广州创自信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44