一种基于全景视频的真实行走漫游系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于全景视频的真实行走漫游系统及方法，本发明专利技术能够组织全景视频的载入顺序，模拟生成大范围的虚拟场景，并且支持用户佩戴虚拟现实设备在有限空间中通过真实行走的交互漫游方式进行沉浸式虚拟漫游，保证用户的临场感。证用户的临场感。证用户的临场感。

【技术实现步骤摘要】
一种基于全景视频的真实行走漫游系统及方法


[0001]本专利技术属于虚拟漫游
，具体涉及一种基于全景视频的真实行走漫游系统及方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]全景视频作为一种新兴的媒体呈现形式，具有高自由度、高沉浸感等特点。随着消费级全景相机的推出，人们在家佩戴虚拟现实设备通过全景视频漫游虚拟场景成为一种可能。然而，由于空间的限制，难以通过真实行走的交互方式进行漫游全景视频拍摄的大场景。
[0004]首先，对于大多数虚拟场景的漫游方式根据用户在实际空间中是否移动分为静止漫游和移动漫游。静止漫游主要是通过控制器或键盘等设备输入移动命令进行漫游，这种漫游方式缺乏沉浸感和真实感。使用移动漫游的方式能够为用户带来更加真实和舒适的体验，然而有限的物理空间无法支持用户漫游大范围的全景视频虚拟场景。
[0005]其次，大多数虚拟场景是通过三维重建技术模拟真实的场景，然而这种方法对硬件设备的要求高，制作周期长，开发工作量大，并且普通用户无法参与创作。基于全景图的内容生成是对固定地点拍摄的全景图像，通过立体投影转换，映射到立方体或球体中进行展示。这种方式虽然操作简单，支持创作主体多元化，但是用户观看时只能基于全景图拍摄的地点进行观看，无法实现连续性的漫游。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种基于全景视频的真实行走漫游系统及方法，本专利技术能够组织全景视频的载入顺序，模拟生成大范围的虚拟场景，并且支持用户佩戴虚拟现实设备在有限空间中通过真实行走的交互漫游方式进行沉浸式虚拟漫游，保证用户的临场感。
[0007]根据一些实施例，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种基于全景视频的真实行走漫游方法，包括以下步骤：
[0009]获取需要漫游区域的全景视频，每一段全景视频构成一个独立的路径序列；
[0010]记录每个节点的位置信息和每段全景视频的起止点和视频长度，生成二维地图，基于所述节点将全景视频的路径分段，并基于路径分段存储全景视频序列；
[0011]通过二维地图位置与全景视频帧数之间的映射关系，以及用户物理空间信息和虚拟空间中位置的映射关系，定位全景视频的帧序列，根据所述帧序列，进行连续性选择帧播放。
[0012]作为可选择的实施方式，需要漫游区域的全景视频的获取方法包括用户自行创作拍摄全景视频或调取已有场景的全景视频。
[0013]作为可选择的实施方式，根据各个节点信息，生成一个无向加权图，通过邻接矩阵进行保存节点之间的连接信息，初始化所述邻接矩阵中所有值为零，通过节点的序号寻找路径是否存在，如果存在，更新邻接矩阵中对应元素用于存储所述路径的长度，如果不存在，则对应元素仍旧为零。
[0014]作为可选择的实施方式，二维地图位置与全景视频帧数之间的映射关系为确定每段路径的起始节点和终止节点，在两个节点之间生成一条通路，并在二维平面上连接两个节点，表示为节点之间的二维路径。
[0015]作为可选择的实施方式，还包括根据用户视角预测用户漫游路径，具体过程包括：当用户到达节点时，根据用户的视角进行路径的切换，切换的依据为用户视角与各个节点的夹角，每个节点处记录了于其相邻节点的路径信息，获取以该节点为坐标原点，前进方向为零度角方向的节点转弯处各路径的夹角，用户视角方向与各夹角方向进行比较，选取夹角最接近的路径为用户的下一个漫游路径。
[0016]一种基于全景视频的真实行走漫游系统，包括：
[0017]头戴式显示设备交互模块，被配置为展示渲染画面，确定用户的物理空间信息，采用重定向算法计算实现漫游；
[0018]全景视频获取模块，被配置为获取需要漫游区域的全景视频，每一段全景视频构成一个独立的路径序列；
[0019]二维地图模块，被配置为记录每个节点的位置信息和每段全景视频的起止点和视频长度，生成二维地图，基于所述节点将全景视频的路径分段，并基于路径分段存储全景视频序列；
[0020]位置逻辑图模块，被配置为通过二维地图位置与全景视频帧数之间的映射关系，以及用户物理空间信息和虚拟空间中位置的映射关系，定位全景视频的帧序列；
[0021]全景视频模块，被配置为根据所述帧序列，进行连续性选择帧播放。
[0022]作为可选择的实施方式，还包括数据管理模块，用于存储并管理节点信息、路径信息以及用户漫游时的物理空间信息。
[0023]作为可选择的实施方式，所述节点的信息包括节点序号、节点名称、节点所处实际地理位置的经纬度信息；
[0024]所述路径的信息包括路径的长度信息，起始节点编号、终点编号和对应的视频存储路径；
[0025]所述物理空间信息包括用户所在空间的位置和朝向。
[0026]作为可选择的实施方式，所述二维地图模块，包括：
[0027]节点的位置生成模块，被配置为通过节点的经纬度信息和屏幕的分辨率的关系，将节点映射到二维平面上；
[0028]路径的映射模块，被配置为查询数据库中每段路径的起始节点和终止节点，在两个节点之间生成一个通路，并在二维平面上连接两个节点，表示为节点之间的二维路径；
[0029]虚拟场景位置表示模块，被配置为接收用户实际位置信息，通过计算的对应路径的帧数信息定位用户在虚拟场景中的位置。
[0030]作为可选择的实施方式，所述位置逻辑图模块，包括：
[0031]节点连接关系存储模块，被配置为使用邻接矩阵存储节点之间的连接信息，利用
一个遍历节点的寻找最大的节点编号建立邻接矩阵，通过节点序号寻找路径是否存在，如果存在，则邻接矩阵中存储路径的长度；若不存在，则为初始值；
[0032]快速查找模块，被配置为使用哈希表查找两个节点查询这之间是否有路径。
[0033]作为可选择的实施方式，所述头戴式显示设备交互模块，包括：
[0034]重定向模块，被配置为根据实际空间面积，计算出可容纳最大圆的半径以及曲率，在漫游过程中，动态引入平移增益、旋转增益和曲率增益进行引导，不断将用户的行走路径引导到所述圆上；
[0035]安全边缘重置模块，被配置为当用户走到安全范围边缘，采用基于2：1旋转算法的改进，播放全景视频的视角旋转180
°
，使用户重新在安全范围内并继续完成路径的漫游。
[0036]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0037]本专利技术仅通过全景视频，在佩戴虚拟现实设备(如HTCVIVE，VR一体机等设备)的情况下可以实现有限空间内对各种场景的行走漫游。这种方法成本低，简单高效，易于操作。
[0038]本专利技术采用无既定路径的引导至圆的重定向算法，并在边界处改进了2：1旋转算法，增强了体验的沉浸感。
[0039]本专利技术支持用户自主创作漫游场景，具有较大的灵活性。
[0040]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于全景视频的真实行走漫游方法，其特征是：包括以下步骤：获取需要漫游区域的全景视频，每一段全景视频构成一个独立的路径序列；记录每个节点的位置信息和每段全景视频的起止点和视频长度，生成二维地图，基于所述节点将全景视频的路径分段，并基于路径分段存储全景视频序列；通过二维地图位置与全景视频帧数之间的映射关系，以及用户物理空间信息和虚拟空间中位置的映射关系，定位全景视频的帧序列，根据所述帧序列，进行连续性选择帧播放。2.如权利要求1所述的一种基于全景视频的真实行走漫游方法，其特征是：需要漫游区域的全景视频的获取方法包括用户自行创作拍摄全景视频或调取已有场景的全景视频。3.如权利要求1所述的一种基于全景视频的真实行走漫游方法，其特征是：根据各个节点信息，生成一个无向加权图，通过邻接矩阵进行保存节点之间的连接信息，初始化所述邻接矩阵中所有值为零，通过节点的序号寻找路径是否存在，如果存在，更新邻接矩阵中对应元素用于存储所述路径的长度，如果不存在，则对应元素仍旧为零。4.如权利要求1所述的一种基于全景视频的真实行走漫游方法，其特征是：二维地图位置与全景视频帧数之间的映射关系为确定每段路径的起始节点和终止节点，在两个节点之间生成一条通路，并在二维平面上连接两个节点，表示为节点之间的二维路径。5.如权利要求1所述的一种基于全景视频的真实行走漫游方法，其特征是：还包括根据用户视角预测用户漫游路径，具体过程包括：当用户到达节点时，根据用户的视角进行路径的切换，切换的依据为用户视角与各个节点的夹角，每个节点处记录了于其相邻节点的路径信息，获取以该节点为坐标原点，前进方向为零度角方向的节点转弯处各路径的夹角，用户视角方向与各夹角方向进行比较，选取夹角最接近的路径为用户的下一个漫游路径。6.一种基于全景视频的真实行走漫游系统，其特征是：包括：头戴式显示设备交互模块，被配置为展示渲染画面，确定用户的物理空间信息，采用重定向算法计算实现漫游；全景视频获取模块，被配置为获取需要漫游区域的全景视频，每一段全景视频构成一个独立的路径序列；二维地图模块，被配置为记录每个节点的位置信息和每段全景视频的起止点和视频长度，生成二维地图，基于所述节点将全景视频的路径分段，并基于路径...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨承磊，栾洪秋，许春晓，盖伟，王宇，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：