基于移动终端和全息展示的虚拟场景协同建模方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及三维虚拟场景建模技术领域，尤其涉及一种基于移动终端和全息展示的虚拟场景协同建模方法及系统。
【背景技术】
[0002]虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)是一项涉及人机交互、计算机图形学和人工智能等学科的综合技术。它的目的是用计算机来生成一个逼真的三维感觉世界，给用户如同真实世界的体验。虚拟现实技术目前无论在游戏、动画、广告宣传还是在建筑设计、军事仿真等领域都发挥着巨大的作用，而虚拟场景的搭建是构建虚拟现实系统过程中至关重要的一步。
[0003]当前对虚拟场景进行搭建的方式主要有三种:第一种是采用三维建模软件进行直接搭建，并人工逐个对模型进行位置摆放，形成三维场景整体环境，最终利用虚拟现实的技术进行环境展现，缺点是门槛高、具体操作复杂、协同性差；第二种是基于三维激光扫描等技术，获取彩色视频图像数据，通过计算机处理获得场景的快速三维建模，缺点是对硬件要求高、测量成本高、需要大量人工修改；第三种是参数化建模，输入参数、尺寸确定特征依存关系来搭建场景，缺点是用户必须掌握特定计算机语言和具备一定编程能力。
[0004]随着虚拟现实技术的发展，对虚拟场景建模的交互和效率方面提出了更高的要求。例如将已建模好的大量文物模型在虚拟博物馆内按照年代或材质等多种分类方式进行布置，需要对数量可观的模型进行多种单独变换操作；在消防培训演示中对逃生建筑内部结构的构建时，需要快速在虚拟场景中建造墙壁、摆放障碍物。这就要求通过多人协作提高建模效率以及采用新的建模交互方式降低操作复杂性。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于移动终端和全息展示的虚拟场景协同建模方法及系统，移动终端普及范围广、移动性强、成本低、趋向大屏化发展、触摸交互性大幅提升，移动终端为三维虚拟场景的建模带来了全新的交互模式，使虚拟场景的建模能克服时间、空间上的困难，它的融入使此类三维虚拟场景系统的应用更加普及、方便。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0007]基于移动终端和全息展示的虚拟场景协同建模方法，包括以下步骤:
[0008]步骤一:搭建全息立体投影设备，将全息立体投影设备与服务器连接，调整投影与全息膜位置；
[0009]步骤二:将所有参与场景搭建的用户的移动终端与提供三维场景建模及显示的服务器连接在同一个无线局域网内；
[0010]步骤三:获得三维虚拟场景的二维平面设计图、规划草图或之前保存的二维平面图，导入系统中，为场景建模提供绘制模板；
[0011]步骤四:高优先级用户根据导入的场景平面设计图在二维场景绘制单元中绘制或调整虚拟场景墙壁，实时在虚拟环境中生成二维场景；
[0012]步骤五:通过多个移动终端的模型添加单元协同添加虚拟场景中的模型，并进行调整；
[0013]步骤六；通过自然交互单元，对全息显示的三维虚拟场景进行漫游观察确认；
[0014]步骤七:保存三维场景二维设计图并导出三维场景。
[0015]所述步骤二的具体方法包括:
[0016](2-1).服务器一直处于监听状态，负载三维场景建模单元的计算机在无线局域网中形成一个组播域；
[0017](2-2).移动终端在请求建立与服务器的连接时在该组播域中发送本终端的验证信息和移动终端的IP地址；
[0018](2-3).服务器收到验证信息和移动终端的IP地址后进行验证，通过后发送给移动终端确认信息以及服务器的IP地址，每个移动终端跟服务器的连接正式建立；
[0019](2-4).服务器建立一个存储已连接的移动终端IP地址的列表，为列表中的每个移动终端按照先前约定的搭建虚拟场景的权限分配优先级属性。
[0020]所述步骤三的具体方法为:
[0021](3-1)若有三维场景的二维平面设计图，将其导入系统作为草图；
[0022](3-2)若有之前通过本系统编辑保存过的设计图，打开设计图继续进行编辑；
[0023](3-3)若无三维场景的二维平面设计图，也无已编辑的保存好的设计图，直接在系统中新建场景。
[0024]所述步骤四的具体方法为:
[0025](4-1)采用单线描图方式绘制场景二维平面图的墙壁，并利用橡皮筋技术和吸附技术提高绘制准确度；
[0026](4-2)完成墙壁草图绘制后，选定二维平面图的墙壁顶点进行拖动调整，改变三维场景中的墙壁位置；
[0027](4-3)绘制不规则的曲面墙壁时，通过调整二维场景中对应墙壁的直线进行调整。
[0028]所述步骤五的具体方法为:
[0029](5-1)每个用户利用移动终端的二维场景绘制单元打开已绘制好所有墙壁的二维场景平面图，选中模型库中或二维平面图中已有的模型对象进行操作；
[0030](5-2)移动终端将操作对象的索引发送到服务器，服务器收到数据后，将该用户对该模型对象的操作同步至服务器上的三维场景建模单元。
[0031]所述步骤(4-1)中绘制场景二维平面图的墙壁的具体方法为:
[0032](41-1)按照墙壁顺序依次触摸绘制二维平面图的墙壁顶点，所述墙壁顶点为三维场景中两面墙之间的墙角；
[0033](41-2)获取二维平面中每个触摸点的二维坐标，存入墙壁顶点列表；
[0034](41-3)在每个触摸点和上一个触摸点之间自动绘制二维墙壁，并在三维场景中实时显示对应的三维单面墙壁；当触摸点与首次触摸点重合，二维墙壁组成一个多边形时，该墙壁顶点输入完毕。
[0035]所述步骤(4-2)中调整二维平面图的墙壁顶点的具体方法为:
[0036](42-1)完成场景中所有墙壁的直线墙绘制后，切换进入调整墙壁模式，在此模式下不能对墙壁进行绘制操作；
[0037](42-2)长按需要调整位置的二维墙壁顶点，该顶点进入编辑状态，拖动到需调整的位置后停止触摸即完成墙壁顶点调整操作，同时三维场景中的墙壁也会根据改动的顶点自动做出实时修改；
[0038]所述步骤(4-3)中绘制不规则的曲面墙壁的具体方法为:
[0039](43-1)切换进入调整墙壁模式；
[0040](43-2)长按需要修改为曲面墙的墙壁对应在二维平面图中的边，待该边进入编辑状态时，拖动该边直到曲线边达到预期效果时松开；同时三维场景中的墙壁也会根据改动后的二维曲线边自动生成对应的曲面墙壁。
[0041]所述步骤(5-1)中选中模型库中或二维平面图中已有的模型对象进行操作的具体过程如下:
[0042](51-1)切换至模型操作模式，打开模型库，选中要放置在三维虚拟场景中的模型的二维表示图，拖动图片至模型放置位置；
[0043](51-2)长按二维平面图中的模型表示图，待该图片表示的模型进入编辑状态时，使用对应触摸手势对该模型进行平移、缩放、旋转等操作，此时原选中图片的手指可松开。
[0044]所述步骤五还包括:
[0045]在服务器同步任一移动终端对模型对象的操作至三维场景建模单元前，先进行如下操作:
[0046](52-1)服务器判断当前是否有两个或两个以上的移动终端同时发送同一个模型对象索引；
[0047](52-2)如果冲突，则按照移动终端的优先级属性指派对该模型对象的操作权限，最高级用户能获得对该模型对象的操作权，移动终端对该模型对象进行的操作能同步至三维场景中，而较低级用户对该模型对象进行的操作视为无效。
[0048]一种采用基于移动终端和全息展示的虚拟场景协同建模方法的系统，包括:
[0049]二维