一种基于虚拟现实技术的数字建筑漫游系统的制作方法

本发明涉及虚拟现实，尤其涉及一种基于虚拟现实技术的数字建筑漫游系统。

背景技术：

1、虚拟现实技术已经成为数字建筑领域中引人注目的创新工具。随着计算机图形学、计算机视觉和人机交互等技术的快速发展，虚拟现实技术能够以逼真的方式模拟真实世界，提供与真实建筑环境相似的感知体验。在数字建筑领域，虚拟现实技术已经被广泛应用于建筑设计、可视化展示、教育培训等方面。它不仅可以帮助设计师和建筑师更好地理解和评估建筑设计方案，还可以为用户提供沉浸式的建筑漫游体验，使他们能够在虚拟环境中自由探索建筑空间。

2、目前已经存在多种虚拟现实技术用于数字建筑漫游系统的研究。其中，头戴式显示器和手持式控制器是常见的虚拟现实设备，能够为用户提供视觉和操作交互的接口。此外，借助3d建模和渲染技术，可以创建逼真的建筑场景，并通过物理模拟技术实现真实的环境交互。同时，通过空间感知和虚拟导航算法，用户可以自由在虚拟环境中移动和与建筑元素进行交互。还有一些研究关注于增强虚拟现实体验，例如使用触觉反馈技术和多模态交互技术，使用户能够更加身临其境地感受建筑环境。这些技术的发展为数字建筑漫游系统提供了强大的背景技术基础，促进了数字建筑与虚拟现实的融合与创新。

3、例如公开号为：cn111917983a公开的一种基于全景图像的家装内业管理方法及系统，包括：客户端、管理服务端及全景摄像机，通过管理服务端管理家装数据信息及生成vr漫游图包，在客户端通过vr漫游图包将家装数据信息动态地展示给用户观看，根据家装现场的人员根据施工节点采集新的家装数据信息并对vr漫游图包及家装内业数据进行修订，使得用户在客户端上动态地观看到家装的过程进行工程质量的把控，根据可视化设计器进行建筑构件添加，进行自定义设计构建户型数字模型，将vr漫游图与户型相关联；将不同施工节点的数据及图像资料在vr漫游图上动态展示给用户，形成以户为单位进行家装内业管理，提高了采集和管理效率。

4、例如公开号为：cn110113572a公开的一种基于建筑信息模型的实景漫游方法，包括：把用建模工具软件制作好的bim模型导入到bi m系统平台、软件；在需要实现实景漫游的场所，安装可活动的远程视频监控设备；定期采用带全景拍摄功能的设备对需要实现实景漫游的场所进行全景拍摄；打开bim模型，在需要实现实景漫游的地方，关联对应的远程视频监控设备，再上传对应的全景拍摄图片；通过bim模型展示功能，查看指定位置的全景拍摄实景，进行实景漫游查看；通过bim模型展示功能，打开需要实现实景漫游位置的远程视频监控设备，进行bim模型和全景拍摄实景的对比漫游。上述方案让各相关单位人员方便、直观的查看施工现场的实景画面，降低工作量和安全隐患。

5、但本技术发明人在实现本技术实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

6、现有技术中，当用户想要了解一个建筑中的全景和细节时，一般是通过将数字建筑模型投影在大屏上，然后操控观察点的位置以对建筑的全景进行了解，存在用户了解建筑全景过程中难以全身心投入数字建筑漫游导致的用户体验感不佳的问题。

技术实现思路

1、本技术实施例通过提供一种基于虚拟现实技术的数字建筑漫游系统，解决了现有技术中存在用户了解建筑全景过程中难以全身心投入数字建筑漫游导致的用户体验感不佳的问题，实现了提供沉浸式、个性化和全面的漫游体验，用户能够更轻松、更舒适地探索和了解建筑。

2、本技术实施例提供了一种基于虚拟现实技术的数字建筑漫游系统，包括智能座椅、移动终端和漫游平台，且所述漫游平台通过网络接入智能座椅和移动终端，移动终端与智能座椅之间通过接口连接：其中，所述智能座椅用于接收漫游平台发来的数字建筑模型，在数字建筑模型中漫游；所述移动终端用于上传数字建筑数据，选择要漫游的数字建筑模型，并将选择结果发给漫游平台，还用于从漫游平台下载数字建筑模型，并将数字建筑模型进行可视化展示；所述漫游平台用于获取数字建筑数据，根据数字建筑数据生成数字建筑模型，接收移动终端选择的数字建筑模型，将被选择的数字建筑模型发送至智能座椅。

3、进一步的，所述智能座椅与移动终端为一对一连接关系，当且仅当智能座椅与移动终端断开连接后，智能座椅可再与其他移动终端中的一个进行连接。

4、进一步的，所述智能座椅包括接收模块、漫游交互模块和存储模块；所述接收模块用于接收漫游平台发来的数字建筑模型，获取用户选择的控制信号；所述漫游交互平台用于提供控制信号的选项，将数字建筑模型分析转化成三维坐标系中的立体建筑模型，在三维坐标系中设置光源照射立体建筑模型，根据控制信号在立体建筑模型中漫游，并根据在立体建筑模型中的漫游位置提供声音提示和物理反馈；所述存储模块用于在移动终端与智能座椅连接期间，将数字建筑模型和立体建筑模型进行存储，同时存储连接的移动终端的信息，当移动终端与智能座椅断开连接，则删除数字建筑模型、立体建筑模型和移动终端的信息。

5、进一步的，所述将数字建筑模型分析转化成三维坐标系中的立体建筑模型具体指：将三维坐标系中的x轴正方向作为南方，x轴负方向作为北方，y轴方向作为东方，y轴负方向作为西方，z轴正方向作为数字建筑模型地上高度，z轴负方向作为数字建筑模型地下高度，获取数字建筑模型的朝向，将数字建筑模型横切面的西北顶点作为原点，根据数字建筑模型的朝向将数字建筑模型初步固定在三维坐标系中；接着获取数字建筑模型与对应真实建筑的缩放比例，按照缩放比例，将数字建筑模型在三维坐标系中映射还原成真实建筑大小的立体建筑模型。

6、进一步的，所述在三维坐标系中设置光源照射立体建筑模型具体指：设置一个根据当地当前时间改变光源照射角度及色彩的光源，用于在三维坐标系中实时照射立体建筑模型：所述设置一个根据当地当前时间改变光源照射角度及色彩的光源具体流程为：将光源设置在垂直于x轴正方向位置，设置为面光源，设置面光源明度标准值面光源面积在z轴正方向无限大，在z轴负方向为零；获取当地位置的经度和纬度及当地对应的当前时间t；根据当地位置的经度φ和纬度θ，通过公式计算面光源的倾斜度α，并将面光源在z轴方向上调整倾斜度为α，其中，e为自然常数；根据倾斜度、当前时间t和明度标准值结合阻尼振荡函数通过公式计算当前时间t对应的面光源明度l，并将面光源明度调整为l(t)，其中，a是振幅，f是频率，t0是相位差，β是阻尼系数。

7、进一步的，所述根据控制信号在立体建筑模型中漫游具体指：将数字建筑模型转换为在三维坐标系中的立体建筑模型后，获取数字建筑的窗信息和门信息，将门信息与窗信息在立体建筑模型对应的位置设为可通过，其他位置设为不可通过，此外，还获取楼梯信息，将楼梯信息对应的楼梯设为平滑斜面；以智能座椅为移动中心，在门信息中查找入户门的信息，并设置移动中心初始位置在入户门位置；通过用户在智能座椅上选择控制信号确定移动中心在立体建筑模型中的位移；所述立体建筑模型有活动范围限制，活动范围限制由立体建筑模型中的真实建筑的尺寸和高度决定。

8、进一步的，所述根据在立体建筑模型中的漫游位置提供声音提示和物理反馈具体指：根据数字建筑模型中的各个区域预设对应类型的语音包；以智能座椅为移动中心，当用户控制移动中心在立体建筑模型中的一个区域进行位移时，播放该区域对应的语音包；当通过立体建筑模型中的门时，将切换语音包，即停止上一个区域的语音包，播放当前区域对应的语音包；且当用户控制移动中心在立体建筑模型中的进行上楼梯时，智能座椅将向后倾斜一定角度γ，γ∈[10°,20°]，当用户控制移动中心在立体建筑模型中的进行下楼梯时，智能座椅将向前倾斜一定角度λ，λ＝[10°,15°]。

9、进一步的，所述移动终端包括输入模块、显示模块、收发模块和存储模块；所述输入模块：用于获取用户输入的数字建筑数据和操作数据，还用于选择待连接的智能座椅；所述显示模块：用于将查询到的智能座椅信息进行展示，同时将数字建筑模型进行可视化展示，所述将数字建筑模型进行可视化展示包括将数字建筑模型整体的结构以第三视角呈现，还包括将数字建筑模型局部的结构以第一视角呈现，第一视角的观察点在数字建筑模型中通过用户的操作信号而平滑移动；所述收发模块：用于将用户输入的数字建筑数据发送到漫游平台，接收漫游平台发来的数字建筑模型；所述存储模块：用于将选择连接并连接成功的智能座椅信息进行存储，还用于存储数字建筑数据和数字建筑模型。

10、进一步的，所述漫游平台包括入口模块、交互模块和传输模块；所述储备模块：用于储备各个数字建筑数据和数字建筑模型；所述交互模块：用于根据数字建筑数据构建数字建筑模型；所述传输模块：用于将数字建筑模型发送到移动终端，接收移动终端发来的用户输入的数字建筑数据。

11、进一步的，所述根据数字建筑数据构建数字建筑模型的具体步骤为：获取数字建筑数据中的尺寸、各楼层面积δsi、各楼层高度δhi、数字建筑模型与真实建筑的规定缩放比例窗信息、门信息、楼梯信息和标准楼层间距所述数字建筑数据中的各个值为真实建筑对应的值；根据规定缩放比例，构建等比例的数字建筑模型；在构建完成后，检查计算数字建筑模型中的各楼层间的重叠度θ，验证构建出的数字建筑模型与真实建筑的面积误差值和高度误差值，并根据面积误差值和高度误差值计算出数字建筑模型的完成度ψ，完成度ψ的计算公式为：其中k1,k2,k3分别为权重因子，i为第i个楼层，i＝1,2,...,n，n为总楼层数，si为数字建筑模型中第i层的面积，hi为数字建筑模型中第i层的高度，为第i层楼到第i+1层楼之间间距的高度；将窗信息与门信息对应的窗与门设为一定高度范围内可通过；通过图像识别算法识别出多级阶梯，并根据楼梯信息将多级楼梯优化成具有一定宽度和一定角度的斜面，输出优化后的数字建筑模型。

12、本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

13、1、通过将智能座椅与移动终端的连接，选择和传输数字建筑模型，并将其转换成真实建筑大小的立体建筑模型，并结合朝向和面光源照射，从而实现更真实的建筑全景还原，进而用户可以在更真实的建筑全景中进行沉浸式、个性化和全面的漫游，有效解决了现有技术中，存在用户了解建筑全景过程中难以全身心投入数字建筑漫游导致的用户体验感不佳的问题。

14、2、通过设置智能座椅与移动终端之间为一对一的连接关系，使智能座椅只有与当前移动终端断开连接后，才能再次与其他移动终端建立连接，从而确保了智能座椅与移动终端之间的稳定和独立性，使得用户可以轻松切换移动终端，进而提升数字建筑漫游的灵活性和用户体验感。

15、3、通过在数字建筑模型中的不同的漫游区域设置预设对应类型的语音包，使用户将移动中心位移到该区域时，播放相应区域的语音包，同时在数字建筑模型中楼梯区域设置智能座椅自动倾斜，从而通过个性化的声音提示增强用户的互动体验，同时使用户在移动过程中获得更好的平衡感，减少滑动感，提高整体的舒适度和稳定性，进而增强了用户在数字建筑中探索和交互时的沉浸感和互动性，优化了用户对数字建筑全景的理解和参与度。