一种基于视觉感知的三维可视化模型建模方法 专利技术说明

计算;推算;计数设备的制造及其应用技术1.本发明属于可视化仿真技术领域，尤其涉及一种基于视觉感知的三维可视化模型建模方法。背景技术：2.元宇宙带来了一个三维虚拟世界。元宇宙的核心是基于现实世界的虚拟世界，从游戏、社交等泛娱乐体验延伸到各种现实场景的线下线上一体化，其核心要素包括极致的沉浸体验、丰富的内容生态、超时空的社交体系、虚实交互的系统。3.在元宇宙发展过程中，涉及到的场景搭建和三维角色设计，这些都离不开三维可视化模型建模。三维可视化模型建模指的是使用软件来创建三维对象或形状的数学表示形式的过程。创建的对象称为三维可视化模型。三维可视化模型建模为元宇宙的发展起到重要的内容生产作用，是不可或缺的一项专业方法。4.当今三维可视化模型建模方法依据几何造型软件(如3ds max、maya等)可以分为基于图像的三维可视化模型建模和基于几何造型的三维可视化模型建模。基于图像的三维可视化模型建模，包括多特征三维稠密重建方法、图像投影变形技术和混合式 image-based rendering(ibr)技术等。基于几何造型的三维可视化模型建模，包含 constructive solid geometry(csg)法、三角形构建法和二次曲面和复杂多边形镶嵌工具建模法等。名称为“三维建模方法、装置、电子设备及存储介质”的中国专利申请(公开号：cn112686988a)公开了一种三维可视化模型建模方法，其三维可视化模型模型的尺寸信息是根据特定的尺寸比例和参考物体的尺寸信息计算得到，由于前述尺寸比例是由建模人员凭借主观经验设定，缺少基于视觉感知的客观依据，导致所述目标物体的尺寸大小在虚实世界中的变化无法精准关联。技术实现要素：5.本发明要解决的问题是：现有三维可视化模型建模方法中，三维模型在虚拟世界中的大小往往是由建模人员凭借主观经验设定，缺少基于视觉感知的客观依据的问题，提供一种基于视觉感知的三维可视化模型建模方法。6.本发明所述基于视觉感知的三维可视化模型建模方法的技术方案是：7.首先求解出现实世界中观察者对特定距离远处的感知范围，然后以显示设备屏幕实际尺寸为基准求解三维可视化模型的建模尺寸，最后根据三维可视化模型的建模尺寸和已知的几何形状建模。8.本发明所述基于视觉感知的三维可视化模型建模方法包括如下步骤：9.步骤1：测量现实世界中观察者到目标物体形状中心的直线距离；10.步骤2：求解观察者对特定距离远处的感知范围；11.步骤3：获取现实世界所述目标物体在三维空间的所有尺寸；12.步骤4：所述目标物体的建模尺寸求解；13.步骤5：根据所述目标物体的建模尺寸和已知的几何形状建模。14.进一步地，所述步骤1中测量现实世界中视点到所述目标物体形状中心之间的直线距离d的主要方法有钢尺量距、视距测量、电磁波测距和gps测距等，根据实际距离大小选择其中一种方法，一般距离比较小的可以采用钢尺量距。15.进一步地，所述步骤2中，现实世界中观察者对特定距离远处的在水平方向上的感知范围weye为：16.weye＝2d·tanθ17.式中：θ—视场角的一半。由于人眼大部分浏览行为都是横向扫描，常人的双眼横向总视野角要接近200°～220°，但其中双眼可成像的清晰视角约为120°，即在正常状态下，人眼最轻松的成像横向视野角为120°。因此，这里取视场角取值为120°。18.进一步地，所述步骤3中获取现实世界所述目标物体在三维空间的所有尺寸，所述目标物体实际尺寸信息通过查阅所述目标物体的相关技术资料或实地测量得到。19.进一步地，所述步骤4所述目标物体的建模尺寸求解。这里现实世界的weye在虚拟世界中用pdev表示，即现实世界与虚拟世界建立了关联。所述目标物体的建模尺寸pobj等于显示设备屏幕长度pdev乘以所述目标物体实际尺寸wobj与观察者在特定远处水平方向上的感知范围weye的比值，具体公式如下所示：[0020][0021]本发明的有益效果如下：[0022]与现有技术相比，本发明首先求解出现实世界中出观察者特定远处的水平方向上的感知范围，然后结合显示设备屏幕水平方向的实际尺寸计算所述目标物体的建模尺寸，最后根据根据所述目标物体的建模尺寸和已知的几何形状建模。该方法使得三维可视化模型建模尺寸的确定有了基于视觉感知的客观依据，实现了所述目标物体现实世界的实际尺寸到虚拟世界建模尺寸的传递。附图说明[0023]图1为本发明所述基于视觉感知的三维可视化模型建模方法流程图[0024]图2为本发明所述观察者对特定距离远处的在水平方向上的感知范围计算示意图具体实施方式[0025]下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。[0026]如图1所示，本发明所述基于视觉感知的三维可视化模型建模方法，具体包括如下顺次的步骤：[0027]步骤1：测量现实世界中观察者到目标物体形状中心的直线距离。[0028]所述目标物体为一个长方体，通过激光测距仪测得观察者视点到长方体的形状中心的直线距离d为200m。[0029]步骤2：求解观察者对特定距离远处的感知范围。[0030]如图2所示，在视点o处观察200m远处的长方体，线段ab的长度weye即为观察者在水平方向上的感知范围，通过以下公式求解：[0031]weye＝2d·tanθ＝2×200×tan60°＝692(m)[0032]式中：θ——视场角的一半。由于人眼大部分浏览行为都是横向扫描，常人的双眼横向总视野角要接近200°～220°，但其中双眼可成像的清晰视角约为120°，即在正常状态下，人眼最轻松的成像横向视野角为120°。因此，这里取视场角取值为120°。[0033]步骤3：获取现实世界所述目标物体尺寸。[0034]通过激光测距仪测量，该长方体长度为165m，宽度为19m，高度为38m。[0035]步骤4：所述目标物体的建模尺寸求解。这里现实世界的weye在虚拟世界中用pdev表示，即现实世界与虚拟世界建立了关联。所述目标物体的建模尺寸pobj等于显示设备屏幕长度pdev乘以所述目标物体实际尺寸wobj与观察者在特定远处水平方向上的感知范围 weye的比值，具体公式如下所示：[0036][0037]显示设备选用16:9的21.5寸显示器。该显示器屏幕的实际长度pdev为475mm。根据步骤3中测量得到的该长方体的长宽高实际尺寸，通过本步骤的方法计算得到该长方体的建模尺寸分别为：长度为113mm，宽度为13mm，高度为26mm。[0038]步骤5：根据所述目标物体的建模尺寸和已知的几何形状建模。[0039]已知该长方体的几何形状为长方体，其建模尺寸通过计算得到后，打开autodesk3ds max 2021软件，点击【创建】-【几何体】-【长方体】，选中长方体，点击【修改】对长方体的长度(113mm)、宽度(13mm)和高度(26mm)三个参数进行设置，这样就完成该长方体的三维可视化建模。[0040]最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。









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