基于ARKit的iOS设备中车辆展示交互方法与流程

计算;推算;计数设备的制造及其应用技术基于arkit的ios设备中车辆展示交互方法技术领域1.本发明涉及图像现实增强技术领域，具体涉及一种基于arkit的ios设备中车辆展示交互方法。背景技术：[0002] ios是由苹果公司开发的移动操作系统，arkit是2017年6月6日，苹果发布ios11系统所新增框架,它能够帮助我们以最简单快捷的方式实现ar技术功能。arkit框架提供了两种ar技术，一种是基于3d场景(scenekit)实现的增强现实，一种是基于2d场景(spriktkit)实现的增强现实。其中，要想显示ar效果，必须要依赖于苹果的游戏引擎框架（3d引擎scenekit，2d引擎spriktkit），通过游戏引擎框架可加载物体模型到arkit框架中。[0003]为了为ios设备用户提供更加真实的车辆展示与交互体验，申请人考虑采用通过scenekit加载3d模型，arkit将生成3d虚拟内容无缝整合到真实环境，并根据用户手势区分操作区域，对模型汽车进行手势操作后，实现交互动画。技术实现要素：[0004]针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何为ios设备用户提供一种较为真实的车辆展示与交互体验。[0005]为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种基于arkit的ios设备中车辆展示交互方法，包括如下步骤：s1，通过三维软件创建车辆3d模型，并将车辆3d模型文件导入arkit框架中；s2，通过scenekit对车辆3d模型进行渲染，其渲染步骤包括：在scenekit创建一个“arscnview”，并通过arscnview”对“scnscene”和“arsession”进行配置；s3，在“arscnview”中为渲染视图添加点击手势和/或滑动手势，并针对手势特定区域和/或滑动范围进行显示内容的设置；s4，对手势特定区域和/或滑动范围的虚拟节点添加3d模型交互动画。这样，在将车辆3d模型导入具有ios设备的用户手机，并通过在ios设备用户的对车辆模型进行渲染，对虚拟场景和ar会话进行配置后，添加手势，并对手势所设定的特定区域进行显示操作的设置，从而能够使得用户可直接通过手势操作对车辆进行显示设置，实时感受到车辆不同状态下的感受，用户体验感较好。而所配制的3d模型交互动画能够实现用户与设备之间的交互操作，无需用户对程序进行设置，而直接通过交互动画来实现相应的模型操作。[0006]进一步的，通过scenekit对车辆3d模型进行渲染的具体方法如下：首先，在scenekit创建一个“arscnview”，并通过arscnview”对“scnscene”和“arsession”进行配置；然后，通过“scnscene”构造方法传入3d模型资源路径后创建虚拟场景，并将该场景绑定到“arscnview”；通过“arsession”设置“arworldtrackingconfiguration”；最后，通过“arsession”调用“run”方法运行ar场景。这样，“arsession”在幕后创建了一个“avcapturesession”以及一个ꢀ“cmmotionmanager”，通过它们获得图像和运动数据。使用图像来检测场景中的特征点。在更高的频率下使用运动数据，随着时间推移计算其积分以获得设备的运动数据。同时使用两者，就能够进行传感器数据混合处理，从而提供精确的角度和位置，并以“arframe”形式返回。整体流程参考图5。[0007]进一步的，所述“scnscene”管理“scnnode”，“arsession”根据“arconfiguration”维持真实世界追踪，并生成“arframe”。[0008]进一步的，所述arframe”包含“arcamera”和“aranchor”，“aranchor”与“scnnode”有位置映射关系。这样，“arscnview”，包含一个“arsession”，用于更新渲染。“arscnview”会绘制摄像头背景画面，根据“arcamera”中的追踪更新“scncamera”。场景保持不变，“arkit”只是控制ꢀ“scncamera”在场景中移动，模拟用户在现实世界中来回移动设备。“arscnview”会将“scnnode”映射到“aranchor”，实际上不需要直接操作“aranchor”，使用“scnnode”即可。整体流程参考图3。[0009]进一步的，在通过“scnscene”构造方法传入3d模型资源路径后创建虚拟场景，并将该场景绑定到“arscnview”后，可设置场景中模型的初始位置，位置数据通过“scnvector3”传递。这样，通过“scnvector3”，可以向初始的3d模型传递位置信息，从而修改3d模型的初始显示位置，“scnvector3”设置参考坐标系图4。[0010]进一步的，所述手势特定区域为车门、车灯、车身、天窗中的一个或多个区域，所述显示内容包括车身高亮显示、车灯点亮、车门打开、天窗打开。这样，针对每一个能够出现使用变化的汽车部件，对应设置一个控制区域，同时，所设定的显示内容与车辆各部件的操作动作相匹配，从而能够为用户展示实时使用过程中，车辆各部件操作后的显示状态，为用户带来较好的体验。[0011]进一步的，在“arscnview”中为渲染视图添加点击手势，并针对手势特定区域进行显示内容的设置的具体步骤如下：步骤1，在“arscnview”中添加“uitapgesturerecognizer”；步骤2，从“hittest”中获取到点击视图“arscnview”中虚拟节点的“scngeometry”，所述“arscnview”中包含有模型中的全部“scngeometryelement”和“scnmaterial”；步骤3，对被点击到的相应点击区域的材质进行显示内容的修改。这样，“hittest”是“arscnview”提供的手势目标检测回调方法，通过该方法可以获取到点击区域的“scngeometryelement”（几何信息）及“scnmaterial”（材质信息），以此判断3d模型中相应的交互入口，然后达到修改具体“scngeometryelement”及“scnmaterial”的目的。具体设置参考图7，图8。[0012]进一步的，s1中，通过三维软件创建车辆3d模型后，先采用blender将模型文件转换为“.usdc”格式文件。为保证3d模型安全问题，使用“ecc”算法对版权信息进行加密，然后，使用“usdedit”工具编辑“.usdc”文件，填入加密后的版权信息，同时编写对应的版权校验逻辑，再通过arkit中的xcode添加“.usdc”文件到应用项目中完成3d模型导入。这样，通常情况下，3d建模工具生成的3d模型格式不能直接被xcode（苹果应用开发工具）使用，使用blender将该模型导出成“.usdc”（通用场景描述）文件以便导入到xcode中。效果参考图1。xcode加载模型时，“.usdc”文件内部版权校验逻辑会比对明文的版权信息同样进行“ecc”算法加密，如果加密后的文本不一致，则模型加载流程中断（流程参考图9）。[0013]与现有技术相比，本发明得到的基于arkit的ios设备中车辆展示交互方法具有如下优点：使用arkit渲染展示车辆3d模型，车辆3d模型可根据手势目标检测操作区域，可显示交互动画。车辆3d模型的交互处理可接入音频播放，车控指令发送等功能。同时，方法保证了3d模型在互联网传输的版权问题及安全问题，任何修改版权信息的“.usdc”文件均无法加载3d模型，加密版权信息和明文信息不匹配的3d模型也不能加载。[0014]工作原理：首先，arkit利用摄像头拍摄现实场景的画面，然后 scenekit建立虚拟世界。建立完成后，arkit 负责将现实世界和虚拟世界的信息融合，并渲染出一个增强现实世界。在渲染的同时，arkit 要负责以下三件事：维持世界追踪：指的是当你移动摄像头，要去获取新的现实世界的信息。进行场景解析：指的是解析现实世界中有无特征点、平面等关键信息。虚拟世界互动：指的是当用户点击或拖动屏幕时，处理有没有点击到虚拟物体或者要不要进行添加/删除物体的操作。总的来说，arkit 主要做的事是：捕捉真实世界信息、将虚拟世界与真实世界混合渲染、并且时刻处理新的信息并进行互动。附图说明[0015]图1为车辆3d模型导入后的界面示意图；图2为arkit与scenekit功能示意图；图3为模型渲染流程图；图4为 arkit与scenekit坐标系示意图；图5为arsession调用流程示意图；图6为车辆模型ar效果示意图；图7为对车辆模型车身高亮显示操作时的参数配置图；图8为对车辆模型的车灯点亮时的参数配置图；图9为模型加载校验流程图。具体实施方式[0016]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。[0017]实施例：如图所示，本实施例提供的基于arkit的ios设备中车辆展示交互方法，包括3d模型导入、渲染模型、添加手势及处理以及交互动画配置四个步骤。[0018]具体的，3d模型导入的步骤如下：采用blender将其他格式3d模型格式文件导出为“通用场景描述”（.usdc）文件；然后，使用“ecc”算法对版权信息进行加密后（用ecc算法可防止他人修改内置加密版权信息），使用“usdedit”工具编辑“.usdc”文件，填入加密后的版权信息，同时编写对应的版权校验逻辑，最后，通过arkit中的xcode添加“.usdc”文件到应用项目中完成3d模型导入（最终效果如图1所示）。加载模型时，“.usdc”文件。在载入“.usdc”格式文件时，根据所编写的版权校验逻辑，先确定所载入文件是否匹配内置有加密版权，若是，则加载文件3d模型，若否，则中断加载流程（如图9所示）。具体来说，xcode内置有版权信息比对逻辑，若所导入的“.usdc”文件明文版权信息与内置版权信息进行对比时，比对结果显示不一致，则模型加载流程中断，若对比结果一致，则继续加载模型文件。[0019]渲染模型的具体步骤如下：首先，在应用页面中创建一个“arscnview”，该类属于arkit框架，同时又继承于来自scenekit框架的“scnview”，“arscnview”中可以对“scnscene”（虚拟场景）和“arsession”（ar会话）进行配置。“scnscene”管理“scnnode”（虚拟节点），“arsession”根据“arconfiguration”（追踪配置）维持真实世界追踪，并生成“arframe”（场景信息）。“arframe”包含“arcamera”（捕获相机）和“aranchor”（现实空间物理位置），“aranchor”与“scnnode”有位置映射关系，相关关系如图3所示。[0020]其次，通过“scnscene”构造方法传入3d模型资源路径创建虚拟场景，并将该场景绑定到“arscnview”。之后，可以设置场景中模型的初始位置，位置数据通过“scnvector3”（scenekit三维向量）传递，位置坐标系如图4所示。arsession”设置“arworldtrackingconfiguration”（世界追踪配置），其基类为“arconfiguration”，该配置不仅可以获得设备角度，还能获得设备的相对位置，此外还能获得有关场景的信息。[0021]最后，“arsession”调用“run”方法运行ar场景，流程如图5所示。[0022]本实施例中arkit实现增强现实的效果需要结合scenekit使用，创建增强现实体验需要的所有处理都由 arkit 框架负责，scenekit负责渲染虚拟内容，其关系如图2所示。在渲染模型完成后，用户操作ios设备中的相关应用，运行该应用后，最终效果如图6所示。[0023]具体的，手势包括点击手势、拖拽手势、长时间按压手势、捏合手势和旋转手势。以添加点击手势为例，添加点击手势及处理的具体步骤如下：本实施例中，“arscnview”中添加“uitapgesturerecognizer”（点击手势），“hittest”（点击手势检测回调处理方法）中获取到点击视图“arscnview”中虚拟节点的“scngeometry”（几何图形），几何信息中包含了模型中的全部“scngeometryelement”（几何元素）和“scnmaterial”（材质信息）。我们将被点击到的材质进行显示内容的修改，如车身（几何元素“106558 x triangle”）高亮（材质“polar_white”），参数配置如图8所示。在实际应用中，可以通过元素来判断模型被点击的具体位置。具体的，在将被点击到的元素进行显示内容的修改，如车灯（几何元素“4203 x triangle”）点亮（材质“lights_glass”），参数配置如图9所示。[0024]交互动画主要是为手势与手机操作界面之间的交互方式进行设定，具体的，交互动画的具体步骤如下：“scnnode”（虚拟节点）可通过“scnaction.rotate”添加旋转动画，在车辆模型点击后，旋转车模进行展示。[0025]除了上述点击手势外，本实施例还通过在“arscnview”添加uipangesturerecognizer（拖拽手势）用于处理3d模型视角切换。具体实施步骤如下：获取拖拽手势的velocity（加速参数），该参数包含x（水平方向）和y（竖直方向）两个值。x值为正时表示水平方向向右，为负时表示水平方向向左，y值为正时表示竖直方向向上，为负时表示竖直方向向下。基于velocity参数的x值，可以调整3d模型水平方向视角（图4中x轴、z轴方向），基于y值，可以调整3d模型竖直方向视角（图4中y轴、z轴方向），即调整“arscnview”中“scnnode”的“eulerangles”(角度参数)属性，该属性为“scnvector3”（scenekit三维向量）。[0026]velocity与eulerangles转换公式如下：1)velocity参数的x值及y值应与屏幕大小自适应，设备竖屏时：eulerangles.x = velocity.x÷20000，eulerangles.y = velocity.yꢀ÷ꢀ10000。设备横屏时：eulerangles.x = velocity.xꢀ÷10000，eulerangles.y = velocity.yꢀ÷ꢀ20000。以上公式可以使手指进行滑动操作时预留更多屏幕空间，增强交互体验。[0027]2)水平方向拖拽时z轴设置：eulerangles.z = eulerangles.xꢀ×ꢀπ，竖直方向拖拽时z轴设置：eulerangles.z = eulerangles.yꢀ×π。[0028]本实施例中，“arscnview”添加uipinchgesturerecognizer（捏合手势）用于处理3d模型缩放功能。具体实施：获取捏合手势的scale（缩放参数），该参数通过两指捏合距离表示缩放程度的增减，即调整“arscnview”中“scnnode”的“scale”属性，该属性为“scnvector3”（scenekit三维向量）。缩放程度应与屏幕大小自适应，设备竖屏时：scnnode.scale = uipinchgesturerecognizer.scaleꢀ×（屏幕宽ꢀ÷ꢀ屏幕高），设备横屏时：实际scnnode.scale = uipinchgesturerecognizer.scaleꢀ×屏幕高ꢀ÷ꢀ屏幕宽）。以上公式可以使手指进行缩放操作时预留更多屏幕空间，增强交互体验。[0029]最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。









图片声明：本站部分配图来自人工智能系统AI生成,觅知网授权图片,PxHere摄影无版权图库。本站只作为美观性配图使用,无任何非法侵犯第三方意图,一切解释权归图片著作权方,本站不承担任何责任。如有恶意碰瓷者,必当奉陪到底严惩不贷!




内容声明：本文中引用的各种信息及资料（包括但不限于文字、数据、图表及超链接等）均来源于该信息及资料的相关主体（包括但不限于公司、媒体、协会等机构）的官方网站或公开发表的信息。部分内容参考包括:(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供参考使用,不准确地方联系删除处理！本站为非盈利性质站点,发布内容不收取任何费用也不接任何广告!




免责声明：我们致力于保护作者版权，注重分享，被刊用文章因无法核实真实出处，未能及时与作者取得联系，或有版权异议的，请联系管理员，我们会立即处理，本文部分文字与图片资源来自于网络，部分文章是来自自研大数据AI进行生成,内容摘自(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供学习参考,不准确地方联系删除处理!的,若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请立即通知我们，情况属实，我们会第一时间予以删除，并同时向您表示歉意,谢谢!