用户控制三维仿真技术,提供增强的逼真数字对象视图和交互体验的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及虚拟现实领域，尤其涉及用户控制的逼真三维仿真和交互技术，该技术利用改善的三维视图效果，提供增强的逼真数字对象视图和交互体验。用户控制逼真三维仿真和交互技术可通过提供增强的数字对象视图和交互体验而应用于在线购物、协作和对象演示、在线学习、媒体、娱乐及内容制作业、计算机、机械和通信行业等领域。
【背景技术】
[0002]诸多领域的三维视图应用正日期增多，如娱乐、机械工程设计视图、在线购物网站及线下产品广告栏。有很多基于网页的购物市场、网站或店面，它们展示图像，在一些情况下还展示物品或产品的小段视频。图像是静态的，在某些情况下，仅可通过放大或缩小以更清晰地查看图像。其他一些情况下会捕捉到产品视频，但这会导致视频加载和最终查看变得缓慢，此外，用户大多数是通过流媒体或二维投影或部分人用三维媒体播放器查看视频。展示的图像和书面文字只提供目标对象的有限信息。这里的有限信息指供终端用户查看的有关对象的书面和展示信息。这是一种被动的信息传输方式。在常规系统中，对于基于网页的门户或网站以及在线购物门户网站，用户对产品的交互体验，在很大程度上不如用户或客户亲自访问店面的体验更强，例如:从所有可能角度查看产品，查看产品功能，对产品提出需要了解的所有问题，与产品交互，像现实中一样查看产品内外部。这是一种积极的信息传输方式。
[0003]US7680694B2、US8069095B2、US8326704 B2, US20130066751 AU US20 I20036040AU US20100 I 855 I 4A1、US20070179867A1 和 US200200025 I 1A1，讨论三维视图的解决方案，和一些网上购物、购物地点和商店的相关交互形式。这只限于通过网络浏览器以流动媒体的交互式仿真视图在用户计算机上展示虚拟购物站点。不过，这并不能产生三维模型，三维模型提供用户控制的虚拟和交互体验，具有真正意义上的真实对象属性，不局限或限定于预先设定或预先确定交互作体验。常规系统、方法和技术不足以产生具有真实对象属性(如实际对象的外观、形状、尺寸、质地、内部零部件安装、镜像效果、对象表面的触摸感、光洁度、光属性和其他性质、特点和状态)的三维模型，三维模型提供用户控制的逼真交互效果，例如缺乏对相关对象所有平面的360度全方位旋转查看，针对对象的特点、状态和性质的不受限侵入式交互、时限变化交互和实时环境映射交互。专利US7，680，69482、US832670482和WO 0111 151 I Al还讨论了客服人员或动画人物或抽象人物或销售助理，他们能够向客户提供产品或图形信息，提醒客户的购买行为、产品选择，并提供建议和促销信息。这种交互方式仅限于预先产品意见和信息。录入的查询结构和内容通常与数据库相匹配，便于查找和检索答案。但是，就实时智能人类交互而言，动画人物与真实人类用户之间依然存在差距。动画人物没有面部表情、手部动作和细心，而栩栩如生的动画人物或客服人员根据真实人类用户的查询作出反馈是一项重要标准。对于主动沟通，自然界面(如英语等语言的理解)很有必要。该技术通过一个虚拟辅助或智能系统，辨识文本聊天的语言含义，并响应客户的特定查询，实现该技术需付出极大的努力，是一项尚待解决的问题。
[0004]一项日本专利，申请号为:2000129043(发行号为2001312633)论述了一个系统，该系统简单展示文本信息，在静止图象信息或摄影图像之外以评论形式展示触感、说明性文字和视频，而用户只需要阅读三维信息。该项专利及其他专利US60701 49A、W00169364A3.W0 02/48967A1、US5737533A、US7720276 8UUS7353188 82、US6912293 81、US20090315916A 1、US20050253840A1论述了三维视图和仿真技术以及虚拟或网络购物体验，但是缺乏下述一项或多项观点和技术。
[0005]此外，除上述者外，目前提供数字对象视图和交互体验的三维仿真技术同样缺乏下述一项或多项:
[0006]1.目前仿真三维模型是中空模型，意味着这类模型不允许嵌入式相互作用，如查看某对象的仿真三维模型的实时分解图，或像人们在现实场景中操作的一样，打开三维模型的各个部分。例如，在常规的虚拟现实设置中，用户不能从冰箱的仿真三维模型中打开冰箱的压缩机，或打开或操作仿真三维模型的组成部分(如手机三维模型中的电池和其他内部零部件)进行互动并实现逼真视图，不能旋转车轮、转动方向盘来判断运动和动力防线，也不能检查手机仿真三维模型的实时内部零部件或外观。一些常规系统只提供有限的选项，点击这些选项会以摄影或全景视图展示对象的内部零部件，但无法超越所提供的选项对内部零部件进行更多分析。其他例子，如装有油类或任何液体的瓶子的三维视图，只在常规系统中展示三维仿真视图，但用户不能根据在现实中可行的愿望，以交互方式打开瓶塞，或从瓶中倒出液体。换言之，根据用户选择的用户控制交互不可行。
[0007]2.这种模型不允许逼真的突出式交互，例如在不同平面对对象的三维模型进行360度旋转，并可从任何投影角度实习实现交互。当前技术大多只允许在一个平面上进行360度旋转。此外，当前的三维仿真技术不能实现逼真的三维仿真效果或三维可视化效果，其虚拟视图不能精确展示对象三维模型发光部件的照明效果，拥有电子显示部件的三维模型的交互(以了解电子显示功能)和描述真实对象的声音效果。
[0008]3.另外还缺乏原创性和真实对象的亲近感，即压力、味觉判断和触感。例如，打开冰箱的用户握住手柄，并施加压力以打开冰箱门。当前的虚拟三维仿真模型和技术不能判断手柄和光滑度或柔软度和打开冰箱门所需的压力或力道，
[0009]4.也不能像使用或操作物体时一样监控或查看时限变化。用户无法在所需时间之后检查产品或对象行为。如检查熨斗的加热情况，或冰箱的制冷效果，或房间空调的制冷情况。此外，用户不能听到在对象仿真三维模型中打开冰箱门时，在现实中打开真实冰箱所产生的真实声音。不能听到或监控声音在一定时间间隔之后发生的其他变化，从而体验产品性能或与其他产品进行对比。
[0010]5.此外，在实际情况下，用户可开启手提电脑、台式机、iPad、移动设备或任何计算计设备，并查看启动时间、装载操作系统的速度并播放音乐等。诸多虚拟三维模型缺乏这样的实时交互，用户可选的操作仅限于查看对象(如手提电脑)的外观。
[0011]6.实时环境映射交互是通过照相机捕捉、映射并实时模拟用户环境(用户周边的地方或地点)，从而通过与映射和虚拟环境的交互，在电子屏幕上展示仿真三维模型或虚拟对象。当前技术还无法实现包含镜像效应的实时交互。
[0012]7.当前技术在加载三维模型时，无法实现文本形式三维模型的动态定制化。
[0013]当前虚拟仿真的相关技术无法实现这种实时的改进型交互。当前可用技术的上述缺陷，使得人类用户很难同现实中一样与虚拟实物进行交互，因此，需要一种技术提供改善的数字对象视图和交互体验，从真正意义上填补真实和虚拟世界之间的空白。
【发明内容】
[0014]本项发明的目的在于实现一种用户控制的逼真三维仿真系统，提供改善的对象视图和交互体验，在交互式的仿真三维模型中展示虚拟的真实产品。该系统的用户控制逼真三维仿真和交互技术包含一个带虚拟操作子系统的三维模型显示器，该技术可用于在三维视图中从多个角度查看数字对象，如现实中一样，同时以现实中的方式操作对象的仿真三维模型，在电子显示屏上产生逼真的三维可视化效果。
[0015]本项发明的另一个目的是提供一种能够用户控制的逼真三维仿真方法，使用用户控制的逼真三维仿真系统，提供增强的逼真数字对象视图和交互体验。提供一种解决方案，实现具有实际对象类似属性(如实际对象的外观、形状、尺寸、质地、内部零部件安装、对象表面的触摸感、光洁度和其他性质、特点和状态)的三维模型，该模型可根据每个用户的实时选择和相关对象的不同特点、状态和性质，执行取自突出式交互的用户控制仿真交互、侵入式交互、时限变化交互和实时环境映射交互。用户控制的逼真三维仿真和交互技术在加载三维模型时，可实现文本形式三维模型的动态定制化，从而使得三维模型具有选择性加载能力，更有效利用内存。这一功能优化了加载时间，因此，即使数据经由超文本传输协议传输网页(HTTP)进行传输，对象三维模型视图查看也不受影响或影响很小。本项发明还有一个目的，即实现建筑物实时动态交互点，在拥有多个对象的现场直播的直播视频中展示虚拟三维对象。
[0016]本项发明的最后一个目的是提供虚拟操作子系统，实现对所展示的三维模型的操作功能，根