一种基于感兴趣区域的虚拟场景浏览方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109448136A(43)申请公布日2019.03.08(21)申请号201811156183.0(22)申请日2018.09.29(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人王莉莉张文豪吴健许阳(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司11251代理人安丽成金玉(51)Int.Cl.G06T19/20(2011.01)G06T15/20(2011.01)权利要求书2页说明书8页附图5页(54)发明名称一种基于感兴趣区域的虚拟场景浏览方法(57)摘要本发明涉及一种基于感兴趣区域的虚拟场景浏览方法，用于提高观察者在虚拟场景中的浏览效率，包括以下步骤：(1)根据虚拟场景的几何信息，使用三方向快速采样的方法以体素作为基本单位来简化虚拟场景，以体素的位置和法向量来单位组织整个虚拟场景；(2)依据先前观察者的游览路径作为输入使用离屏渲染提取的场景感兴趣区域；(3)建立先前观察者的游览路径与感兴趣区域的关系，使用聚类的方法确定场景轴；(4)根据后续观察者的位置确定虚拟场景中的场景轴作为锚定轴，多视点渲染虚拟场景。本发明可以快速的根据场景的结构和先前观察者的路径确定场景轴，之后根据后续观察者的空间位置使用锚定轴多视点渲染，经过实验证明能够显著的提高虚拟场景的游览效率。CN109448136ACN109448136A权利要求书1/2页1.一种基于感兴趣区域的虚拟场景浏览方法，其特征在于：步骤包括：(1)根据虚拟场景的几何信息作为输入，使用三方向快速采样的方法来获得场景的采样点，再根据采样点的空间位置以及法向量得到相对应场景体素的空间位置和法向量；(2)采用用户学习的方法来获取感兴趣区域，首先需要对先前观察者的路径使用滤波算法进行优化，得到优化之后的先前观察者的路径；然后以步骤(1)中得到的场景体素和优化之后的观察者路径一起作为用户学习方法的输入数据，以先前观察者路径中的每个视点作为离线渲染中的相机视点，以步骤(1)得到的场景体素作为渲染目标，根据体素的可见性获取场景中的感兴趣体素和感兴趣区域；(3)以步骤(2)中得到的感兴趣区域作为输入，再次使用离屏渲染技术得到先前观察者路径中每个视点可见的感兴趣体素的个数，然后使用滤波算法对先前观察者的路径进一步优化，对先前观察者路径使用聚类算法建立先前观察者的游览路径与感兴趣区域的关系以确定场景轴；(4)根据后续观察者的空间位置确定的场景轴并锚定，再根据后续观察者的视角移动多视点渲染虚拟场景。2.根据权利要求1所述的基于感兴趣区域的虚拟场景浏览方法，其特征在于：所述步骤(1)具体包括：使用三方向快速采样的方法获得场景的采样点，所述的三方向快速采样的方法为：关闭OpenGL渲染管线中的深度测试以及背面剔除技术，从三个相互垂直的方向使用正交投影渲染整个场景，获得均匀的场景采样点；所述场景采样点的属性由OpenGL中片段着色器中经过插值的片元的属性得到；所述三个相互垂直的方向是从XYZ轴三个方向使用正交视图来渲染整个场景；根据场景采样点的空间位置得到对应场景体素的下标，根据场景采样点集合的平均空间位置和平均法向量得到相对应的场景体素的空间位置和法向量。3.根据权利要求1所述的基于感兴趣区域的虚拟场景浏览方法，其特征在于：所述步骤(2)中，滤波算法为高斯滤波，以去除路径中的异常视点对学习结果影响；所述离屏渲染即不在当前屏幕的缓冲区内进行渲染，避免缓冲区的交换，极大的加速了渲染计算的过程；在先前观察者路径中的每个视点内离屏渲染场景获得当前场景深度图，之后根据场景深度图获得场景内体素的可见性，若场景体素在先前观察者路径中的视点可见，则场景体素的重要度加一，根据场景体素在先前观察者路径中视点的可见性确定出体素的重要度的体素即组成了场景的感兴趣区域，所述重要度高是指当体素的重要度超过设定的阈值，当前体素被称为重要度高的体素。4.根据权利要求1所述的基于感兴趣区域的虚拟场景浏览方法，其特征在于：所述步骤(3)中具体实现为：以步骤(2)得到的感兴趣区域作为输入，使用离屏渲染得到在每个视点上渲染计算当前感兴趣体素的可见性，获得视点可见的感兴趣体素的数量，使用高斯滤波去除先前观察者路径中可见感兴趣体素数量少的视点，再根据视点的空间位置，使用聚类算法获得视点聚成的集合，每个视点集合的空间位置即是场景轴的入口，视点集合的平均朝向即是场景轴的朝向，即确定了场景轴。5.根据权利要求1所述的基于感兴趣区域的虚拟场景浏览方法，其特征在于：所述步骤(4)具体实现为：根据后续观察者在场景中的位置和朝向，确定可见的场景轴的集合，渲染全部的场景轴，后续观察者使用VR手柄在虚拟场景中手动选择合适的场景轴并锚定；然后2CN10