一种基于Web端的三维场景搭建及实现系统的制作方法

专利2026-02-09  21


本发明涉及三维场景搭建,更具体地说,本发明涉及一种基于web端的三维场景搭建及实现系统。


背景技术:

1、随着web技术的不断发展,web 3d技术已经成为当前web发展的重要方向。三维场景搭建通过3d建模软件,精确地控制对象的尺寸、形状和位置,确保设计的准确性,被广泛应用于游戏开发、建筑设计、文化遗产保护、虚拟现实、机器人导航和医学图像处理等多个领域,因此,开发一种简单易用、基于web端的三维场景搭建及实现系统具有重要的现实意义和应用价值。

2、现有的三维场景搭建及实现系统包括:数据采集模块、三维重构模块、虚拟场景建模模块、用户交互与控制模块,其中数据采集模块会利用激光雷达、数字相机、无人机多种工具采集实际场景的数据并对采集到的数据进行预处理,包括去噪、对准、配准步骤,以提高后续处理的精度和效率,三维重建模块会对处理后的数据利用计算机图形学和图像处理技术,自动构建出三维场景的初步模型,该模块可以处理大规模数据,并生成高精度的三维模型,虚拟场景建模模块会对三维重建结果进行几何建模和纹理贴图,形成虚拟场景,几何建模通过点云或网格数据进行模型重建,纹理贴图则将真实世界图像应用到虚拟模型上,增加真实感,用户交互与控制模块提供直观易用的用户界面,支持用户编辑和查看三维场景实现用户与虚拟场景的交互。

3、但是其在实际使用时,仍旧存在一些缺点,如学习成本高,现有的三维场景搭建及实现系统三维场景搭建系统多依赖于专业的三维建模软件,操作复杂,学习成本高;交互少,进行3d建模输出后无法根据用户需求进行定制化的优化处理;精度低,传统三维场景搭建系统仅根据特定的操作系统和硬件来进行三维建模,无对生成建模的数据进行二次处理,灵活性相对较低且模型建立精度较低。

4、因此,亟需提供一种基于web端的三维场景搭建及实现系统,以解决现有的三维场景搭建及实现系统检学习成本高、交互少、不精准的问题。


技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷,本发明的实施例提供一种基于web端的三维场景搭建及实现系统,通过xx,以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种基于web端的三维场景搭建及实现系统,包括:

3、场景区域确定模块:用于将目标建模区域按照等体积划分为建模子区域体积块,并依次标记为1、2……n;

4、信息采集模块:用于利用传感器实时获取目标建模区域内数据,采集目标场景区域的场景数据和图像数据,并将采集到的图像数据输送至三维场景初步创建模块,场景数据输送至数据处理与分析模块;

5、场景数据处理与分析模块:用于将信息采集模块采集的场景数据进行分析处理的得到场景空间系数、场景表面光谱系数以及场景环境特性系数,并将其输送到三维场景建模方式合理度指数计算模块;

6、三维场景初步创建模块:用于接收信息采集模块采集的图像数据,基于图像识别和数据采集模块提取的信息,快速创建三维模型,得到一个完整的三维场景,并将目标模型区域按照等体积划分为模型子区域体积块,并依次标记为1、2……n;

7、模型信息采集模块:用于对三维场景初步创建模块建立的场景进行数据采集,得到建模信息数据,并将数据输送至数据处理与分析模块,所述建模信息数据包括模型空间参数、模型表面光谱参数、模型环境特性参数;

8、模型数据处理与分析模块:用于将模型信息采集模块采集的模型信息数据进行分析处理的得到模型空间系数、模型表面光谱系数以及模型环境特性系数,并将其输送到三维场景建模方式合理度指数计算模块;

9、三维场景建模方式合理度指数计算模块:用于将场景空间系数、场景表面光谱系数、场景环境特性系数、模型空间系数、模型表面光谱系数以及模型环境特性系数带入到三维场景建模方式合理度指数数学模型中得到三维场景建模方式合理度指数值;

10、三维场景建模方式判断模块:用于将三维场景建模方式合理度指数值与预设三维场景建模方式合理度指数误差允许范围值进行对比,计算三维场景建模方式合理度指数值与预设三维场景建模方式合理度指数误差允许范围值的差异值,当差异值小于预设差异值时,将差异值输送至数据交互输送模块;

11、三维场景生成模块:用于在三维场景建模方式判断模块结果上,进行几何建模和纹理贴图,形成虚拟场景,几何建模通过点云或网格数据进行模型重建,纹理贴图则将真实世界图像应用到虚拟模型上,增加真实感,并将结果输送至数据交互模块;

12、数据交互模块:用于将在三维场景建模方式判断模块中计算出的计算结果传输至web数据终端上,提供管理员做出调整措施的参考数据,并实现用户与虚拟场景的交互。

13、优选的,所述场景空间参数包括场景建模子区域体积块个数,记作n1;场景建模子区域体积块体积,记作v1;场景建模子区域体积块长,记作l1,场景建模子区域体积块宽,记作w1;场景建模子区域体积块高,记作h1;场景总表面积,记作s1;场景表面光谱参数包括场景表面光谱反射率,记作ρ1;场景表面光谱周期,记作t1;场景表面光谱峰面积记作s1;场景表面光谱强度,记作r1;场景表面光谱波长,记作λ,并将光谱的波峰根据波长进行编号,依次标记为1、2……n;场景环境特性参数包括场景环境色温值,记作k1;场景光线折射率,记作n1;场景光线散射系数,记作σ1。

14、优选的,所述场景数据与分析模块包括场景空间系数计算单元、场景表面光谱系数计算单元以及场景环境特性系数计算单元。

15、优选的,所述场景空间系数计算单元用于将场景空间参数导入场景空间系数数学模型中,得到场景空间系数值;场景表面光谱系数计算单元用于将场景表面光谱参数导入场景表面光谱系数数学模型中,得到场景表面光谱系数值;场景环境特性系数计算单元用于将场景环境特性参数导入场景环境特性系数数学模型中,得到场景环境特性系数值。

16、优选的,所述场景空间系数数学模型具体为:场景表面光谱系数数学模型具体为:场景环境特性系数数学模型具体为:其中表示第i个场景建模子区域体积块的体积,表示第i个场景建模子区域体积块的长,表示第i个场景建模子区域体积块的宽,表示第i个场景建模子区域体积块的高,rλ表示波长为λ时的光谱强度;rmin表示光谱谷底的光谱强度;rmax表示光谱波峰的光谱强度。

17、优选的,所述场景空间参数包括模型子区域体积块个数,记作n2;模型子区域体积块体积,记作v2;模型子区域体积块长,记作l2,模型子区域体积块宽,记作w2;模型子区域体积块高,记作h2;模型总表面积,记作s2;模型表面光谱参数包括模型表面光谱反射率,记作r2;模型表面光谱周期,记作t2;模型表面光谱峰面积记作,模型表面光谱强度,记作r2;模型表面光谱波长,记作λ2,并将光谱的波峰根据波长进行编号,依次标记为1、2……n;模型环境特性参数包括模型环境色温值,记作k1;模型光线折射率,记作n2;模型光线散射系数,记作σ2。

18、优选的,所述模型数据处理与分析模块包括模型空间系数计算单元、模型表面光谱系数计算单元以及模型环境特性系数计算单元。

19、优选的,所述模型空间系数计算单元用于将模型空间参数导入模型空间系数数学模型中,得到模型空间系数值;模型表面光谱系数计算单元用于将模型表面光谱参数导入模型表面光谱系数数学模型中,得到模型表面光谱系数值;模型环境特性系数计算单元用于将模型环境特性参数导入模型环境特性系数数学模型中,得到模型环境特性系数值。

20、优选的,所述场景空间系数数学模型具体为:场景表面光谱系数数学模型具体为:场景环境特性系数数学模型具体为:其中表示第i个模型子区域体积块的体积,表示第i个模型子区域体积块的长,表示第i个模型子区域体积块的宽,表示第i个模型子区域体积块的高,rλ表示波长为λ时的光谱强度;rmin表示光谱谷底的光谱强度;rmax表示光谱波峰的光谱强度。

21、优选的,所述三维场景建模方式合理度指数数学模型具体为:其中v2=α2β2χ2;v1=α1β1χ1;其中v2表示场景模型形状指数,v1表示场景形状指数。

22、本发明的技术效果和优点:

23、1、本发明通过基于web端的的设计,通过多发面三维场景搭建系统则无需用户安装任何额外软件,只需在浏览器中打开即可使用,大大降低了用户的使用门槛;

24、2、本发明通过基于web端的的设计,提供用户友好的界面和交互工具,方便用户进行操作和查看结果,提高交互程度;

25、3、本发明通过利用模型信息采集模块和模型数据处理与分析模块对初步建立的三维场景建模进行二次分析,提高了建模成果的灵活度和精准度。


技术特征:

1.一种基于web端的三维场景搭建及实现系统,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种基于web端的三维场景搭建及实现系统,其特征在于:所述场景空间参数包括场景建模子区域体积块个数,记作n1;场景建模子区域体积块体积,记作v1;场景建模子区域体积块长,记作l1,场景建模子区域体积块宽,记作w1;场景建模子区域体积块高,记作h1;场景总表面积,记作s1;场景表面光谱参数包括场景表面光谱反射率,记作ρ1;场景表面光谱周期,记作t1;场景表面光谱峰面积记作s1;场景表面光谱强度,记作r1;场景表面光谱波长,记作λ,并将光谱的波峰根据波长进行编号,依次标记为1、2……n;场景环境特性参数包括场景环境色温值,记作k1;场景光线折射率,记作n1;场景光线散射系数,记作σ1。

3.根据权利要求1所述的一种基于web端的三维场景搭建及实现系统,其特征在于:所述场景数据与分析模块包括场景空间系数计算单元、场景表面光谱系数计算单元以及场景环境特性系数计算单元。

4.根据权利要求3所述的一种基于web端的三维场景搭建及实现系统,其特征在于:所述场景空间系数计算单元用于将场景空间参数导入场景空间系数数学模型中,得到场景空间系数值;场景表面光谱系数计算单元用于将场景表面光谱参数导入场景表面光谱系数数学模型中,得到场景表面光谱系数值;场景环境特性系数计算单元用于将场景环境特性参数导入场景环境特性系数数学模型中,得到场景环境特性系数值。

5.根据权利要求4所述的一种基于web端的三维场景搭建及实现系统,其特征在于:所述场景空间系数数学模型具体为:场景表面光谱系数数学模型具体为:场景环境特性系数数学模型具体为:其中表示第i个场景建模子区域体积块的体积,表示第i个场景建模子区域体积块的长,表示第i个场景建模子区域体积块的宽,表示第i个场景建模子区域体积块的高,rλ表示波长为λ时的光谱强度;rmin表示光谱谷底的光谱强度;rmax表示光谱波峰的光谱强度。

6.根据权利要求1所述的一种基于web端的三维场景搭建及实现系统,其特征在于:所述场景空间参数包括模型子区域体积块个数,记作n2;模型子区域体积块体积,记作v2;模型子区域体积块长,记作l2,模型子区域体积块宽,记作w2;模型子区域体积块高,记作h2;模型总表面积,记作s2;模型表面光谱参数包括模型表面光谱反射率,记作r2;模型表面光谱周期,记作t2;模型表面光谱峰面积记作,模型表面光谱强度,记作r2;模型表面光谱波长,记作λ2,并将光谱的波峰根据波长进行编号,依次标记为1、2……n;模型环境特性参数包括模型环境色温值,记作k1;模型光线折射率,记作n2;模型光线散射系数,记作σ2。

7.根据权利要求1所述的一种基于web端的三维场景搭建及实现系统,其特征在于:所述模型数据处理与分析模块包括模型空间系数计算单元、模型表面光谱系数计算单元以及模型环境特性系数计算单元。

8.根据权利要求7所述的一种基于web端的三维场景搭建及实现系统,其特征在于:所述模型空间系数计算单元用于将模型空间参数导入模型空间系数数学模型中,得到模型空间系数值;模型表面光谱系数计算单元用于将模型表面光谱参数导入模型表面光谱系数数学模型中,得到模型表面光谱系数值;模型环境特性系数计算单元用于将模型环境特性参数导入模型环境特性系数数学模型中,得到模型环境特性系数值。

9.根据权利要求8所述的一种基于web端的三维场景搭建及实现系统,其特征在于:所述场景空间系数数学模型具体为:场景表面光谱系数数学模型具体为:场景环境特性系数数学模型具体为:其中表示第i个模型子区域体积块的体积,表示第i个模型子区域体积块的长,表示第i个模型子区域体积块的宽,表示第i个模型子区域体积块的高,rλ表示波长为λ时的光谱强度;rmin表示光谱谷底的光谱强度;rmax表示光谱波峰的光谱强度。

10.根据权利要求1所述的一种基于web端的三维场景搭建及实现系统,其特征在于:所述三维场景建模方式合理度指数数学模型具体为:其中v2=α2β2χ2;v1=α1β1χ1;其中v2表示场景模型形状指数,v1表示场景形状指数。


技术总结
本发明公开了一种基于Web端的三维场景搭建及实现系统,具体涉及三维场景搭建领域,包括场景区域确定模块:用于将目标建模区域按照等体积划分为建模子区域体积块,并依次标记为1、2……n;信息采集模块用于利用传感器实时获取目标建模区域内数据,采集目标场景区域的场景数据和图像数据,并将采集到的图像数据输送至三维场景初步创建模块,场景数据输送至数据处理与分析模块;本发明通过利用模型信息采集模块和模型数据处理与分析模块对初步建立的三维场景建模进行二次分析,提高了建模成果的灵活度和精准度。

技术研发人员:王乐友,刘文鹏,潘智登,杜永生,谢桂权,李丽娟,宋跃辉
受保护的技术使用者:珠海康晋电气股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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