基于双触摸屏的三维虚拟场景设计装配系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了基于双触摸屏的三维虚拟场景设计装配系统及方法，二维场景绘制单元，利用虚拟场景二维平面草图装配虚拟场景环境或直接在绘制面板绘制二维虚拟场景；三维场景显示单元，该单元与二维场景绘制单元的二维场景形成映射，通过数字建模的方式搭建虚拟环境，并在虚拟环境中绘制三维场景；漫游单元，通过触控屏幕在三维窗口的虚拟场景中漫游，观察虚拟场景装配效果；三维场景导出单元，用于对三维场景建模单元中搭建的场景进行指定格式的导出。该发明专利技术装配场景时的大部分操作都是基于水平的触摸屏，而三维场景的效果显示位于竖直的屏幕上，符合人体工学原理，降低了使用疲劳性，提高了场景装配效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及三维虚拟场景设计装配领域，尤其涉及一种基于双触摸屏的虚拟场景设计装配方法及系统。
技术介绍
场景设计装配是将虚拟物体添加和放置到用于制作动画或游戏的虚拟场景中的过程。现在无论是在游戏、动画、广告宣传还是建筑设计等领域，场景装配与三维建模已经分成了两个相对独立的阶段，所以现如今业内都是基于一个已存在的对象库进行场景装配。现在一般采用的场景装配方式有两种，一种是基于二维鼠标键盘界面进行操纵，这种方式有着大量的菜单、模式、部件需要切换，这对于初学者来说会有畏惧感。另一种场景装配方式是利用触摸屏的高自由度进行3d操纵，但是都摆脱不了在触摸屏上进行三维直接操作的弊端，如手指的遮挡问题等。
技术实现思路
为解决现有技术存在的不足，本专利技术公开了基于双触摸屏的三维虚拟场景设计装配系统及方法，该系统将场景装配操作分别安排在二维和三维窗口上，分别位于两个屏幕上。二维窗口中显示场景对应的平面图，用户只需要在该窗口中使用简单的手势操作便可实现对物体的操作。三维窗口中实时显示二维窗口设计的三维场景，用户也可在其上进行摄像机手势操作，实现所见即所得。为实现上述目的，本专利技术的具体方案如下：基于双触摸屏的三维虚拟场景设计装配系统，包括：二维场景绘制单元，利用虚拟场景二维平面草图装配虚拟场景环境或直接在绘制面板绘制二维虚拟场景；三维场景显示单元，该单元与二维场景绘制单元的二维场景形成映射，通过数字建模的<br>方式搭建虚拟环境，并在虚拟环境中绘制三维场景；漫游单元，通过触控屏幕在三维窗口的虚拟场景中漫游，观察虚拟场景装配效果；三维场景导出单元，用于对三维场景显示单元中的场景进行指定格式的导出，便于使用三维虚拟场景进行下一步的虚拟现实交互设计。所述二维场景绘制单元包括：墙壁绘制单元：用于对虚拟场景中的墙壁进行绘制，及使用该单元的菜单提供的功能配合触控操作对墙壁进行调整；模型添加单元：用于对虚拟场景中的模型进行添加，及使用该单元的菜单提供的功能配合触控操作对模型进行调整。地板添加单元：用于对虚拟场景中的地板进行添加，及使用该单元的菜单提供的功能配合触控操作对地板进行调整；天花板添加单元：用于对虚拟场景中的天花板进行添加，及使用该单元的菜单提供的功能配合触控操作对天花板进行调整。基于双触摸屏的三维虚拟场景设计装配方法，包括：步骤一：获得三维虚拟场景的场景平面设计图并作为场景设计装配的绘制模板；步骤二：根据场景平面设计图在二维场景绘制单元中绘制或调整虚拟场景墙壁，实时在虚拟环境中生成三维墙壁；步骤三；通过地板添加单元添加场景所需的地板；步骤四：通过模型添加单元添加虚拟场景中的模型，并通过触控操作进行模型调整；步骤五：通过天花板添加单元添加虚拟场景中的天花板；步骤六：通过漫游单元使用触控屏幕在三维窗口的虚拟场景中漫游观察虚拟场景装配效果；如果虚拟场景的装配效果没有达到设定要求，重复步骤二到步骤五，直到达到指定效果；步骤七：保存三维场景的二维设计图并导出三维场景。所述步骤一的具体方法为：(1-1)若有三维场景的二维平面设计图，将其导入并作为草图；(1-2)若有之前通过本系统编辑保存过的设计图，打开设计图继续进行编辑；(1-3)若无三维场景的二维平面设计图，也无已编辑的保存好的设计图，直接在系统中新建场景。所述步骤二的具体方法为：(2-1)墙壁草图的绘制：采用单线描图方式绘制场景二维平面图的墙壁，并利用橡皮筋技术和吸附技术提高绘制准确度；(2-2)完成墙壁草图绘制后，选定二维平面图的墙壁顶点进行拖动调整，改变三维场景中的墙壁位置；(2-3)绘制不规则的曲面墙壁时，通过调整二维场景中对应墙壁的直线进行调整。(2-4)修改绘制好的闭合墙壁时，选择命令配合触摸手势进行操作。所述步骤四的具体方法为：(4-1)切换进入模型绘制模式；(4-2)通过二维场景绘制单元打开已绘制好所有墙壁的二维场景平面图，选中模型库中或二维平面图中已有的模型对象进行操作，对该模型对象的操作同步至服务器上的三维场景建模单元。所述步骤六的具体方法为：(6-1)切换进入漫游模式；(6-2)拖动二维平面图上出现的脚丫图片，改变三维场景中摄像机的位置；(6-3)在三维窗口中执行上下、左右滑动的触摸手势实现在三维场景中抬头、低头及转头的模拟效果。所述步骤(2-1)中绘制场景二维平面图的墙壁的具体方法为：(21-1)按照墙壁顺序依次触摸绘制二维平面图的墙壁顶点，所述墙壁顶点为三维场景中两面墙之间的墙角；(21-2)获取二维平面中每个触摸点的二维坐标，存入墙壁顶点列表；(21-3)利用橡皮筋技术，在每个触摸点和上一个触摸点之间自动绘制二维墙壁(显示为两点间的一条线段)，并在三维场景中实时显示对应的三维单面墙壁；利用吸附技术，当触摸点与首次触摸点距离在一个阈值范围内时，两点自动吸附重合为一点，此时二维墙壁组成一个多边形，该墙壁顶点输入完毕。所述步骤(2-2)中调整二维平面图的墙壁顶点的具体方法为：(22-1)完成场景中所有墙壁的直线墙绘制后，选择移动顶点命令，此命令结束前不能对墙壁进行绘制操作；(22-2)长按需要调整位置的二维墙壁顶点，该顶点进入编辑状态，拖动到需调整的位置后停止触摸即完成墙壁顶点调整操作，同时三维场景中的墙壁也会根据改动的顶点自动做出实时修改；所述步骤(2-3)中绘制不规则的曲面墙壁的具体方法为：(23-1)选择生成曲面墙命令；(23-2)长按需要修改为曲面墙的墙壁对应在二维平面图中的边，待该边进入编辑状态时，拖动该边直到曲线边达到预期效果时松开；同时三维场景中的墙壁也会根据改动后的二维曲线边自动生成对应的曲面墙壁。所述步骤(2-4)中修改绘制好的闭合墙壁的具体方法为：(24-1)选择墙壁模式下的“删除单面墙”命令；(24-2)在二维平面图中触摸选择要删除的单面墙，该面墙对应的二维平面图中的线条会清除，三维场景中对应的墙壁也会清除。(24-3)再次进入绘制墙壁模式；(24-4)默认以刚删除的墙壁的起点作为继续绘制墙壁的起点，单线描图至触摸点与被删除墙壁的重点重合，至此修改完毕。所述步骤(4-2)中选中模型库中或二维平面图中已有的模型对象进行操作的具体过程如下：(42-1)切换至模型操作模式，打开模型库，选中要放置在三维虚拟场景中的模型的二维表示图，拖动图片至模型放置位置；(42-2)长按二维平面图本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于双触摸屏的三维虚拟场景设计装配系统，其特征是，包括：二维场景绘制单元，利用虚拟场景二维平面草图装配虚拟场景环境或直接在绘制面板绘制二维虚拟场景；三维场景显示单元，该单元与二维场景绘制单元的二维场景形成映射，通过数字建模的方式搭建虚拟环境，并在虚拟环境中绘制三维场景；漫游单元，通过触控屏幕在三维窗口的虚拟场景中漫游，观察虚拟场景装配效果；三维场景导出单元，用于对三维场景显示单元中的场景进行指定格式的导出；所述二维场景绘制单元包括：墙壁绘制单元：用于对虚拟场景中的墙壁进行绘制，及使用该单元的菜单提供的功能配合触控操作对墙壁进行调整；模型添加单元：用于对虚拟场景中的模型进行添加，及使用该单元的菜单提供的功能配合触控操作对模型进行调整；地板添加单元：用于对虚拟场景中的地板进行添加，及使用该单元的菜单提供的功能配合触控操作对地板进行调整；天花板添加单元：用于对虚拟场景中的天花板进行添加，及使用该单元的菜单提供的功能配合触控操作对天花板进行调整。

【技术特征摘要】
1.基于双触摸屏的三维虚拟场景设计装配系统，其特征是，包括：
二维场景绘制单元，利用虚拟场景二维平面草图装配虚拟场景环境或直接在绘制面板绘
制二维虚拟场景；
三维场景显示单元，该单元与二维场景绘制单元的二维场景形成映射，通过数字建模的
方式搭建虚拟环境，并在虚拟环境中绘制三维场景；
漫游单元，通过触控屏幕在三维窗口的虚拟场景中漫游，观察虚拟场景装配效果；
三维场景导出单元，用于对三维场景显示单元中的场景进行指定格式的导出；
所述二维场景绘制单元包括：
墙壁绘制单元：用于对虚拟场景中的墙壁进行绘制，及使用该单元的菜单提供的功能配
合触控操作对墙壁进行调整；
模型添加单元：用于对虚拟场景中的模型进行添加，及使用该单元的菜单提供的功能配
合触控操作对模型进行调整；
地板添加单元：用于对虚拟场景中的地板进行添加，及使用该单元的菜单提供的功能配
合触控操作对地板进行调整；
天花板添加单元：用于对虚拟场景中的天花板进行添加，及使用该单元的菜单提供的功
能配合触控操作对天花板进行调整。
2.基于双触摸屏的三维虚拟场景设计装配方法，其特征是，包括：
步骤一：获得三维虚拟场景的场景平面设计图并作为场景设计装配的绘制模板；
步骤二：根据场景平面设计图在二维场景绘制单元中绘制或调整虚拟场景墙壁，实时在
虚拟环境中生成三维墙壁；
步骤三；通过地板添加单元添加场景所需的地板；
步骤四：通过模型添加单元添加虚拟场景中的模型，并通过触控操作进行模型调整；
步骤五：通过天花板添加单元添加虚拟场景中的天花板；
步骤六：通过漫游单元使用触控屏幕在三维窗口的虚拟场景中漫游观察虚拟场景装配效
果；如果虚拟场景的装配效果没有达到设定要求，重复步骤二到步骤五，直到达到指定效果；
步骤七：保存三维场景的二维设计图并导出三维场景。
3.如权利要求2所述的基于双触摸屏的三维虚拟场景设计装配方法，其特征是，所述步
骤二的具体方法为：
(2-1)墙壁草图的绘制：采用单线描图方式绘制场景二维平面图的墙壁，并利用橡皮筋
技术和吸附技术提高绘制准确度；
(2-2)完成墙壁草图绘制后，选定二维平面图的墙壁顶点进行拖动调整，改变三维场景中
的墙壁位置；
(2-3)绘制不规则的曲面墙壁时，通过调整二维场景中对应墙壁的直线进行调整；
(2-4)修改绘制好的闭合墙壁时，选择命令配合触摸手势进行操作。
4.如权利要求2所述的基于双触摸屏的三维虚拟场景设计装配方法，其特征是，所述步
骤四的具体方法为：
(4-1)切换进入模型绘制模式；
(4-2)通过二维场景绘制单元打开已绘制好所有墙壁的二维场景平面图，选中模型库中
或二维平面图中已有的模型对象进行操作，对该模型对象的操作同步至服务器上的三维场景
建模单元。
5.如权利要求2所述的基于双触摸屏的三维虚拟场景设计装配方法，其特征是，所述步
骤六的具体方法为：
(6-1)切换进入漫游模式；
(6-2...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨承磊，孙晓雯，陈潇瑞，刘浩，刘娟，王亚娴，孟祥旭，刘士军，王璐，王宇，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37