三維場景交互式操作系統(tǒng)及其操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種三維場景交互式操作系統(tǒng)及其操作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]虛擬現(xiàn)實的核心思想是對現(xiàn)實或超現(xiàn)實世界的模擬和再現(xiàn)，是一種隨計算機技術(shù)、圖形學技術(shù)等發(fā)展而來的跨學科技術(shù)。隨著社會信息化進程進一步加快，人們對于信息的表示方式不再局限文本類的形式，更多是趨向于看的見、摸的著、可交互的、可反饋的形式。虛擬現(xiàn)實技術(shù)正是基于此需求而誕生的。
[0003]虛擬現(xiàn)實技術(shù)關(guān)鍵在于信息的可視化實現(xiàn)，信息的數(shù)據(jù)源形式具有復雜性和多樣性特點，主要包含場景的各種幾何數(shù)據(jù)、外界對場景的觸發(fā)數(shù)據(jù)以及場景的反饋數(shù)據(jù)等。場景的再現(xiàn)過程涉及到計算機圖形學、數(shù)據(jù)庫、人工智能、數(shù)值計算和分析等多個學科領(lǐng)域，研究內(nèi)容包括場景建模、場景圖組織、場景控制和場景漫游等問題。
[0004]如果建立的虛擬場景沒有任何的交互功能，那么作為一個孤寂的場景，將沒有任何的實際應(yīng)用價值
而目前可以實現(xiàn)交互的虛擬場景，在三維場景漫游方面，還不能做到操控自如，三維場景不能和二維平面圖同時顯示，缺乏全局觀，并且模型的幾何信息和屬性信息存放在一起，每次修改模型都需要重新導出模型信息，效率低下且管理混亂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種三維場景交互式操作系統(tǒng)及其操作方法，可以分別維護模型的幾何信息和屬性信息，使二維平面圖與三維場景同步顯示，且能即時的訪問場景中模型的屬性信息，增強了直觀感，用戶體驗好，操作簡便。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種三維場景交互式操作系統(tǒng)，包含:
3D模型庫，其中存儲三維場景模型幾何信息數(shù)據(jù)；
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，其中存儲模型屬性信息數(shù)據(jù)；
信息解析模塊，其連接3D模型庫和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，該信息解析模塊將3D模型庫和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息解析輸出到交互式同步模塊；
輸入模塊，其用于獲取外部操作指令，以控制虛擬攝像機的運動；
交互式同步模塊，其連接信息解析模塊和輸入模塊，該交互式同步模塊根據(jù)輸入模塊的外部操作指令，對3D模型庫和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息進行邏輯處理；
顯示模塊，其連接交互式同步模塊，該顯示模塊實時顯示交互式同步模塊的邏輯處理結(jié)果。
[0007]所述的3D模型庫中的三維場景模型幾何信息數(shù)據(jù)包含模型頂點、模型材質(zhì)和模型名稱，所述的三維場景模型幾何信息數(shù)據(jù)存儲在若干二進制的3D模型文件中。
[0008]所述的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的模型屬性信息數(shù)據(jù)包含模型的詳細信息，該模型屬性信息數(shù)據(jù)可以自定義擴展。
[0009]所述的輸入模塊包含鼠標、鍵盤，所述的顯示模塊為液晶屏、投影儀。
[0010]本發(fā)明還提供一種三維場景交互式操作方法，包含以下步驟:
步驟S1、生成三維場景模型幾何信息數(shù)據(jù)，并存儲在3D模型庫中；
步驟S2、獲取模型的屬性信息數(shù)據(jù)，并存儲在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中；
步驟S3、信息解析模塊讀取3D模型庫關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息，轉(zhuǎn)換為內(nèi)部格式輸出給交互式同步模塊；
步驟S4、輸入模塊將外部操作指令發(fā)送給交互式同步模塊；
步驟S5、交互式同步模塊根據(jù)輸入模塊發(fā)送的外部操作指令，對3D模型庫和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息進行邏輯處理；
步驟S6、顯示模塊實時顯示交互式同步模塊的邏輯處理結(jié)果。
[0011]所述的步驟S4中，所述的外部操作指令包含:前進、后退、左移、右移、上升、下降、轉(zhuǎn)向、選中。
[0012]所述的步驟S5中，
如果接收到前進指令，則交互式同步模塊控制虛擬攝像機前進，三維場景中的視角向前推進，二維平面圖中的攝像機位置同步前進；
如果接收到后退指令，則交互式同步模塊控制虛擬攝像機后退，三維場景中的視角向后回退，二維平面圖中的攝像機位置同步后退；
如果接收到左移指令，則交互式同步模塊控制虛擬攝像機左移，三維場景中的視角向左移動，二維平面圖中的攝像機位置同步左移；
如果接收到右移指令，則交互式同步模塊控制虛擬攝像機右移，三維場景中的視角向右移動，二維平面圖中的攝像機位置同步右移；
如果接收到上升指令，則交互式同步模塊控制虛擬攝像機上升，三維場景中的視角向上提升，二維平面圖中的攝像機位置同步上升，如虛擬攝像機穿越樓層，則同步切換到當前樓層的二維平面圖；
如果接收到下降指令，則交互式同步模塊控制虛擬攝像機下降，三維場景中的視角向下降落，二維平面圖中的攝像機位置同步下降，如虛擬攝像機穿越樓層，則同步切換到當前樓層的二維平面圖；
如果接收到轉(zhuǎn)向指令，則交互式同步模塊控制虛擬攝像機轉(zhuǎn)向，三維場景中的視角隨之轉(zhuǎn)向，二維平面圖中的攝像機位置不變，虛擬攝像機可視范圍標識同步轉(zhuǎn)向；如果接收到選中指令，則交互式同步模塊控制被選中的模型對象以高亮方式顯示在三維場景中，同時在對應(yīng)的二維平面圖中同步高亮顯示該模型對象的位置，同時交互式同步模塊進行關(guān)鍵字匹配，獲得被選中模型對象的模型屬性信息數(shù)據(jù)。
[0013]所述的交互式同步模塊可以控制虛擬攝像機360度轉(zhuǎn)向。
[0014]在多個模型對象被選中的情況下，用不同的高亮顏色來標示不同的模型對象。
[0015]所述的步驟S4中，顯示模塊同時顯示三維場景和對應(yīng)的二維平面圖，并顯示被選中模型對象的模型屬性信息數(shù)據(jù)。
[0016]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
1、將模型的幾何信息和屬性信息進行了分離，幾何信息在建模軟件中完成，而屬性信息在信息管理系統(tǒng)中完成，這樣當模型修改時，不影響屬性信息，當屬性信息修改時，不影響模型，可以分別進行維護；
2、三維場景漫游的同時，提供了二維平面圖同步，直觀地顯示了模型對象在整個場景中的位置，能夠獲得更多信息；
3、能即時的訪問場景中的模型的屬性信息，而這些信息可以來源于數(shù)據(jù)庫或者是其他的信息管理系統(tǒng)，比如企業(yè)信息管理系統(tǒng)，施工管理系統(tǒng)等等，甚至能接受某些預警系統(tǒng)推送的報警數(shù)據(jù)，然后立即在三維場景中顯示出來。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明提供的三維場景交互式操作系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
[0018]圖2是本發(fā)明提供的三維場景交互式操作方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0019]以下根據(jù)圖1?圖2，具體說明本發(fā)明的較佳實施例。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明提供一種三維場景交互式操作系統(tǒng)，包含:
3D模型庫101，其中存儲三維場景模型幾何信息數(shù)據(jù)；
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫102，其中存儲模型屬性信息數(shù)據(jù)；
信息解析模塊103，其連接3D模型庫101和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫102，該信息解析模塊將3D模型庫101和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫102中的數(shù)據(jù)信息解析輸出到交互式同步模塊105 ；
輸入模塊104，其用于獲取外部操作指令，以控制虛擬攝像機的運動；
交互式同步模塊105，其連接信息解析模塊103和輸入模塊104，該交互式同步模塊105根據(jù)輸入模塊104的外部操作指令，對3D模型庫101和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫102中的數(shù)據(jù)信息進行邏輯處理；
顯示模塊106，其連接交互式同步模塊105，該顯示模塊106實時顯示交互式同步模塊的邏輯處理結(jié)果。
[0021]所述的3D模型庫101中的三維場景模型幾何信息數(shù)據(jù)包含模型頂點、模型材質(zhì)和模型名稱，模型名稱一般推薦使用設(shè)備編號，這樣可以保證不重復;采用所述的三維場景模型幾何信息數(shù)據(jù)存儲在若干二進制的3D模型文件中，所述的干二進制的3D模型文件就是3D模型格式的文件，一般就是現(xiàn)有的.fbx格式等。
[0022]所述的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫102中的模型屬性信息數(shù)據(jù)包含模型的詳細信息，該模型屬性信息數(shù)據(jù)可以自定義擴展;所述的模型屬性信息數(shù)據(jù)通過關(guān)鍵字與三維場景模型幾何信息數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián);不同類型的模型的屬性信息也不同，比如:風機的轉(zhuǎn)速和電壓，離心栗的采購日期和上次維修記錄等等。所述的輸入模塊104包含鼠標、鍵盤等外部輸入設(shè)備。
[0023]所述的顯示模塊106為液晶屏、投影儀等顯示設(shè)備。
[0024]如圖2所示，本發(fā)明還提供一種三維場景交互式操作方法，包含以下步驟:
步驟S1、生成三維場景模型幾何信息數(shù)據(jù)，并存儲在3D模型庫中；
采用建模軟件或者BIM(建筑信息模型，Building Informat1n Modeling)軟件生成三維場景模型幾何信息數(shù)據(jù)；
步驟S2、獲取模型的屬性信息數(shù)據(jù)，并存儲在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中；
從信息管理系統(tǒng)(比如企業(yè)信息管理系統(tǒng)，施工