基于真实场景的三维展示方法
【专利摘要】本发明提供一种基于真实场景的三维展示方法，其包括服务器和若干个连接所述服务器的客户端，其客户端可以采用穿戴式设备或移动客户端。当采用穿戴式设备是，本发明可以真实地再现真实场景，实现虚拟漫游和展示，深合技术进步的方向。当采用移动客户端时以网页形式来展现全景效果，其可以跨越桌面系统、手机IOS、安卓等平台，不需要安装额外部件的情况下，即可实现图像浏览。
【专利说明】基于真实场景的三维展示方法
【技术领域】
[0001]本发明属于虚拟现实领域，尤其是利用全景数字图像技术重现真实场景的技术，可广泛应用于旅游、房地产、教育和游戏等领域。
【背景技术】
[0002]通过3d技术逼真显示真实的场景，可以足不出户即可实现旅游或看房，使得使用者花费极少的费用即可获得接近真实的体验，该技术必将随着功能的不断完善而在互联网、穿戴式设备、移动设备上获得广泛的应用。
[0003]目前，实现上述功能的技术主要有以下几种:
I)利用三维建模技术制造出接近真实的三维场景，进行真实世界的模拟。该方法虽然使用灵活，但是制作成本大、真实感不足，数据处理量大，对设备性能要求高。
[0004]2)利用数字图片处理，制作出全景数字图像，根据视角的变化而实时模拟出双眼显示的图像，从而获得真实的场景感受。显然，该方法精度高、对设备性能要求少，真实感非常强。目前，实现图像显示，通常采用JAVA或FLASH技术来实现。例如，专利2009102425467中就公开了这样一种利用FLASH技术实现的基于全景图的全景虚拟游方法。但是，随着技术的进步，尤其是移动互联网的发展，人们对于每项技术的效果、速度、操作简便性等要求越来越高。这就要求全景展现真实场景具有以下特性:轻量、跨平台、清晰。采用JAVA技术，造成产品体积大，速度慢；采用FLASH技术，容量小、性能要求高、不能跨平台。
【发明内容】
[0005]针对上述问题，本发明提供一种轻量、跨平台、显示效果好的基于真实场景的三维展示方法。
[0006]本发明提供一种基于真实场景的三维展示方法，其包括服务器和若干个连接所述服务器的客户端，所述客户端包括至少一个显示器，其特征在于:其包括以下步骤:
1)在取景点，采用鱼眼镜头按顺序拍摄以相机为中心的全部视角的数字图像，所述数字图像至少包括相机前、后、左、右和正上方的图像；
2)数字图像合成，服务器将取景点的全部所述数字图像进行融合处理，按顺序将全部所述数字图像投影到球面上，并对所述数字图像之间的边缘进行特征匹配和图像融合，最终获得以取景点为球心的球形全景照片；
3)输出，将所述全景照片输出至所述客户端，并在所述客户端的显示器上显示默认视角的局部的所述全景照片；
4)通过传感器识别所述客户端视角的变化，在所述显示器上显示对应所述客户端当前视角的局部的所述全景照片。
[0007]优选的，所述客户端为穿戴式显示设备，其包括一外壳，所述外壳内设置两个分别对应于穿戴者两只眼睛的显示器，所述外壳内还设置一监测所述外壳角度变化的陀螺仪，所述服务器通过视频线连接所述显示器以输送视频和图片信号，所述陀螺仪通过USB连接线连接所述服务器以输送所述客户端的角度变化。
[0008]优选的，所述步骤2 )中，基于裸眼3D的特征，分别合成左眼全景图和右眼全景图，左右眼的瞳距采用成人平均瞳距；所述步骤3)中，通过3D展示软件将左眼全景图和右眼全景图分别输送给对应左眼的显示器和对应右眼的显示器。
[0009]优选的，所述外壳上还设置有调节旋钮，所述调节旋钮调节两所述显示器之间间距和角度。
[0010]优选的，所述步骤2)还包括以下步骤:
a)采用PS技术对所述全景照片进行修饰，消除所述全景照片中的重影、毛边和锯齿；
b)采用WEBGL技术对所述全景照片进行渲染，以提高所述全景照片的显示质量。
[0011]优选的，所述客户端为以下设备之一:智能手机和平板电脑，所述客户端通过移动互联网连接所述服务器。
[0012]优选的，所述步骤2)和3)之间中包括以下步骤:
c)对所述全景照片进行低损压缩；
d)采用HTML5技术制作网页，在所述网页上显示指定视角的所述全景照片；并在步骤
3)中将所述网页输送给所述客户端。
[0013]优选的，所述步骤3)中还包括以下步骤:
e)所述网页利用WEBGL在所述客户端对所述网页上显示的所述全景照片进行渲染，以提高所述全景照片的显示质量。
[0014]优选的，所述步骤4)中，由所述网页根据所述客户端视角的变化，换算成球状空间对应的视角变化，并将对应视角的所述全景图片显示在所述客户端，以获得身临其境的感受。
[0015]本发明的基于真实场景的三维展示方法采用穿戴式设备模式和浏览器模式来展现真实场景的虚拟效果。当采用移动终端时，其内置程序自动调用WEBGL等技术，对图像进行渲染，从而节约数据传输量并达到较好的显示效果，并且可以跨越桌面系统、手机10S、安卓等平台，不需要安装额外部件的情况下，即可实现图像浏览；当采用穿戴式设备时，通过视频数据和控制信号分开传输，提高了设备的响应速度，提高显示流畅性。
[0016]
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0018]图1是本发明第一实施例的处理流程示意图；
图2是本发明第二实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]为了使本【技术领域】的人员更好地理解本发明方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例及实施例附图对本发明作进一步详细的说明。
[0020]本发明提供一种基于真实场景的三维展示方法，包括服务器和若干个连接服务器的客户端。本发明提供2种实施例来实施本发明的方法:移动终端和穿戴式设备。
[0021]第一实施例中，采用移动终端时，其处理流程如图1所示: I)拍摄以取景点为中心的全部视角的数字图像；
其具体的步骤为:
1.1)选择场景，制定漫游路线；
1.2)固定三脚架，调节三脚架水平；
1.3)架设云台，调节云台水平；
1.4)安装相机，采用鱼眼镜头的相机，鱼眼镜头有助于增加拍摄视角，在图像合成中，获得较多的重合区域，提高融合质量；
1.5)确定第一视角，拍摄第一张照片；顺时针转动，每90度拍摄一张照片，最后垂直翻转90度，拍摄正上方照片；
1.6)沿漫游路线拍摄下一场景的数字照片，重复上述动作；
1.7)按场景顺序及拍摄顺序将照片输入到服务器进行数字图像合成操作；上述步骤简单，易操作，适应于普通使用者。
[0022]2)数字图像合成，服务器将取景点的全部数字图像进行融合处理，构建以取景点为球心的球形全景照片；该技术目前已经成熟，如专利2009102425467中公开的方法；该过程中，可以对数字图像进行一定的压缩，以减少图像的体积；本发明采用按顺序将全部所述数字图像投影到球面上，并对所述数字图像之间的边缘进行特征匹配和图像融合，最终获得以取景点为球心的球形全景照片的方法获得球形全景照片。
[0023]3)对球形全景照片进行压缩，并采用HTML5技术制作网页，在网页上显示指定视角的全景照片；
4)输出网页至客户端；
5)客户端采用WEBGL技术对网页上显示的全景照片进行渲染，以提高全景照片的显示质量，弥补因图像压缩而造成的图像损失；
6)通过传感器识别客户端视角的变化，调整显示的全景照片的视角，以获得身临其境的感受，该传感器可采用广泛应用于手机、平板电脑的陀螺仪或其他任意可以实现该功能的传感器；其还可以进一步地增加加速度传感器等，获得客户端移动的方向和距离，从而沿漫游路线逐渐展现不同取景点的全景照片，以获得人在真实场景中移动的感受。
[0024]通过以上步骤，即可实现跨平台的全景图展示，任何一个人都可以根据要求，利用数码相机(尤其是单反相机)拍摄任意地点的全方位照片，上传至服务器；服务器自动将图片进行融合，合成球形的全景图片，并制作成网页；客户端接收到该网页，因浏览器为标准配置，所以不需要安装任何其他支持软件或部件即可打开该网页，浏览得到的全景图片。全景图片在传输至客户端前，首先经过压缩，以减少传输的数据量；客户端在展示的时候，利用WEBGL等技术，对图片进行渲染，以大幅提高图片的质量。本发明很好地适应了移动互联时代，随时随地“分享”的需求，极具市场前景。
[0025]如图2所示，第二实施例的客户端为穿戴式显示设备，其包括一外壳10，外壳10内设置两个分别对应于穿戴者两只眼睛的显示器12，外壳10内还设置一监测外壳10角度变化的陀螺仪(未图示)，服务器(未图示)通过视频线14连接显示器以输送高清的视频和图片信号，陀螺仪通过USB连接线16连接服务器以输送外壳10的角度变化。
[0026]其处理步骤与第一实施例略有不同，即在服务器对全景图片进行渲染，这样就可以简化对穿戴式显示设备的要求，任意一个具有显示功能的穿戴式设备均可以实现本方法。
[0027]此外，服务器根据人的瞳距计算左右眼睛的实际视角偏差，制作两个分别对应左右眼睛视角的全景照片的网页，并将两个网页分别输送给一显示器。这样，可以避免因两个眼睛的视角不同而造成的失真。
[0028]外壳10上还设置有调节瞳距的旋钮18，旋钮18两个显示器的间距和角度进行调节。从而，使得不同的人佩戴该穿戴式显示设备都可以获得很高的真实感。
[0029]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】。本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种基于真实场景的三维展示方法，其包括服务器和若干个连接所述服务器的客户端，所述客户端包括至少一个显示器，其特征在于:其包括以下步骤: 1)在取景点，采用鱼眼镜头按顺序拍摄以相机为中心的全部视角的数字图像，所述数字图像至少包括相机前、后、左、右和正上方的图像； 2)数字图像合成，服务器将取景点的全部所述数字图像进行融合处理，按顺序将全部所述数字图像投影到球面上，并对所述数字图像之间的边缘进行特征匹配和图像融合，最终获得以取景点为球心的球形全景照片； 3)输出，将所述全景照片输出至所述客户端，并在所述客户端的显示器上显示默认视角的局部的所述全景照片； 4)通过传感器识别所述客户端视角的变化，在所述显示器上显示对应所述客户端当前视角的局部的所述全景照片。
2.根据权利要求1所述的基于真实场景的三维展示方法，其特征在于:所述客户端为穿戴式显示设备，其包括一外壳，所述外壳内设置两个分别对应于穿戴者两只眼睛的显示器，所述外壳内还设置一监测所述外壳角度变化的陀螺仪，所述服务器通过视频线连接所述显示器以输送视频和图片信号，所述陀螺仪通过USB连接线连接所述服务器以输送所述客户端的角度变化。
3.根据权利要求2所述的基于真实场景的三维展示方法，其特征在于:所述步骤2)中，基于裸眼3D的特征，分别合成左眼全景图和右眼全景图，左右眼的瞳距采用成人平均瞳距；所述步骤3)中，通过3D展示软件将左眼全景图和右眼全景图分别输送给对应左眼的显不器和对应右眼的显不器。
4.根据权利要求3所述的基于真实场景的三维展示方法，其特征在于:所述外壳上还设置有调节旋钮，所述调节旋钮调节两所述显示器之间间距和角度。
5.根据权利要求4所述的基于真实场景的三维展示方法，其特征在于:所述步骤2)还包括以下步骤: a)采用PS技术对所述全景照片进行修饰，消除所述全景照片中的重影、毛边和锯齿； b)采用WEBGL技术对所述全景照片进行渲染，以提高所述全景照片的显示质量。
6.根据权利要求1所述的基于真实场景的三维展示方法，其特征在于:所述客户端为以下设备之一:智能手机和平板电脑，所述客户端通过移动互联网连接所述服务器。
7.根据权利要求1所述的基于真实场景的三维展示方法，其特征在于:所述步骤2)和3)之间中包括以下步骤: c)对所述全景照片进行低损压缩； d)采用HTML5技术制作网页，在所述网页上显示指定视角的所述全景照片；并在步骤3)中将所述网页输送给所述客户端。
8.根据权利要求7所述的基于真实场景的三维展示方法，其特征在于:所述步骤3)中还包括以下步骤: e)所述网页利用WEBGL在所述客户端对所述网页上显示的所述全景照片进行渲染，以提高所述全景照片的显示质量。
9.根据权利要求8所述的基于真实场景的三维展示方法，其特征在于:所述步骤4)中，由所述网页根据所述客户端视角的变化，换算成球状空间对应的视角变化，并将对应视角的所述全景图片 显示在所述客户端，以获得身临其境的感受。
【文档编号】G06T15/00GK104021585SQ201410251245
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】王吉 申请人:苏州明日吉辰软件研发有限公司