一种真实场景虚拟化采集方法和电路技术

本发明专利技术提供一种真实场景虚拟化采集方法，包括采集扫描流程：先设置好扫描方案，即配置采样点的三维指向信息和步进信息；将激光发射器和摄像头放置于待采样空间中；通过步进电机控制激光发射器和摄像头指向，根据扫描方案完成采样空间内整个场景的采集扫描；还包括采样点收集流程：通过激光发射器和激光测距仪测得对象物体距离发射点的距离信息；同时通过摄像头采集该采样点的纹理材质图，再完成角度‑距离‑材质三者的映射关系存储。本发明专利技术还提供相应的真实场景虚拟化采集电路，使得真实场景的物理信息得到完整记录,可以在还原时通过GPU的实时渲染得到用户当前视点对应的真实环境的完整复现,不再局限于拍摄时的那个视点。

【技术实现步骤摘要】
一种真实场景虚拟化采集方法和电路
本专利技术涉及虚拟化场景的信息获得方法和装置，可用于VR等技术。
技术介绍
随着VR技术的快速发展,VR场景的构建技术也在快速发展,目前主要的VR场景构建通常是由GPU等设备绘制出来的虚拟场景空间.而用户对真实场景的需求只能通过直接由摄像机拍摄下来的VR图像和VR视频来满足.真实场景对用户的意义相当巨大,比如用户自己的家乡,去过的地方,都会形成巨大的用户粘性.但是目前的技术有明显的缺点.即由双摄像头得到的VR图像和VR视频,其视点是固定的,用户在复现场景时,只能以拍摄点为中心视点,环视四周,不能随意移动视点,因为这些VR信息在采集时并没有获取像素之外的其他物理信息,导致不能像在VR游戏中由用户随意变换视点,然后由GPU根据视点位置和场景信息实时绘制出新的VR图像。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种真实场景虚拟化采集方法和电路，使得真实场景的物理信息得到完整记录,可以在还原时通过GPU的实时渲染得到用户当前视点对应的真实环境的完整复现,不再局限于拍摄时的那个视点。本专利技术方法是这样实现的：一种真实场景虚拟化采集方法，包括采集扫描流程和采样点收集流程；所述采集扫描流程是：先设置好扫描方案，即配置采样点的三维指向信息和步进信息；将激光发射器和摄像头放置于待采样空间中；通过步进电机控制激光发射器和摄像头指向，根据扫描方案完成采样空间内整个场景的采集扫描；所述采样点收集流程是：在采集扫描的过程中，通过激光发射器和激光测距仪测得对象物体距离发射点的距离信息；同时通过摄像头在所指向角度上采集一张图像作为该采样点的纹理材质图，再根据采样点的三维指向信息，所述距离信息以及所述纹理材质图完成角度-距离-材质三者的映射关系存储。进一步的，所述采样点的三维指向信息和步进信息包括扫描平面中的初始平面，每个扫描平面采样点的初始角度，每个扫描平面的步进角度A以及扫描平面步进方向，每个扫描平面内采样点的步进角度B以及采样点步进方向，总的采样点数为扫描平面数乘以每个扫描平面内的采样点数，所述扫描平面步进方向和所述采样点步进方向是顺时针方向或逆时针方向。进一步的，所述采集扫描流程具体包括：步骤S11、先设置好扫描方案并将扫描方案配置到扫描方案配置存储单元；步骤S12、将激光发射器和摄像头放置于待采样空间中；步骤S13、通过步进电机控制激光发射器和摄像头指向，首先指到所述初始平面内的初始角度，完成一次采样点采集，然后控制激光发射器和摄像头在当前扫描平面内按所述采样点步进方向旋转步进角度B，开始下一次采样点采集，如此循环，直到完成整个当前扫描平面采样点的采集；步骤S14、当一个扫描平面所有采样点均采集完之后，将扫描平面按所述扫描平面步进方向旋转步进角度A，并调整激光发射器和摄像头的角度指到当前扫描平面的初始角度，开始当前扫描平面采样点的采集；如此循环直到完成采样空间内整个场景的采集。进一步的，所述扫描平面中的初始平面为从水平陀螺仪获得的水平面；所述采样点的初始角度为从指南针陀螺仪获得的正北方向角度。进一步的，所述采样点收集流程是：步骤S21、开始某一采样点的采集后，激光发射器在所指向角度上发射出激光，激光射到对象物体后反射回来由激光测距仪接收，根据时间差计算出对象物体距离发射点的距离，然后把该点的距离值送往坐标距离记录单元；步骤S22、摄像头在所指向角度上采集一张图像，然后将该图像作为该采样点的纹理材质图送往材质记录单元；步骤S23、在坐标距离记录单元和材质记录单元完成该点的记录后，二者的存储地址以及本次采样点的三维指向信息送往映射关系存储单元，完成角度，距离，材质三者的映射关系存储。进一步的，所述角度，距离，材质三者的映射关系的存储格式为"角度，距离信息在坐标距离记录单元中的存储地址，纹理材质图在材质记录单元中的存储地址"。本专利技术电路是这样实现的：一种真实场景虚拟化采集电路，包括激光发射器、摄像头、步进电机、激光测距仪、坐标控制单元、扫描方案配置存储单元、坐标距离记录单元、材质记录单元以及映射关系存储单元；所述步进电机分别连接所述激光发射器、摄像头和坐标控制单元，所述坐标控制单元还分别连接扫描方案配置存储单元、坐标距离记录单元、材质记录单元、映射关系存储单元；所述激光测距仪连接所述坐标距离记录单元，所述摄像头连接所述材质记录单元；所述激光发射器和摄像头放置于待采样空间中；所述坐标控制单元通过步进电机控制激光发射器和摄像头指向，根据扫描方案配置存储单元中的预先设置好的扫描方案完成采样空间内整个场景的采集扫描；在采集扫描的过程中，通过激光发射器和激光测距仪测得对象物体距离发射点的距离信息存储在所述坐标距离记录单元中；同时通过摄像头在所指向角度上采集一张图像作为该采样点的纹理材质图存储在所述材质记录单元中；所述映射关系存储单元再根据采样点的三维指向信息，所述距离信息以及所述纹理材质图完成角度-距离-材质三者的映射关系存储。进一步的，本专利技术电路还包括水平陀螺仪和指南针陀螺仪，所述水平陀螺仪和指南针陀螺仪均连接所述坐标控制单元。本专利技术具有如下优点：本专利技术可以使得真实场景的物理信息得到完整记录,可以在还原时通过GPU的实时渲染得到用户当前视点对应的真实环境的完整复现，不再局限于拍摄时的那个视点。附图说明下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步的说明。图1为本专利技术扫描平面的结构示意图。图2为本专利技术XZ平面上的步进角度A的结构示意图。图3为本专利技术XY平面内的步进角度B的结构示意图。图4为本专利技术真实场景虚拟化采集电路的结构框图。具体实施方式本专利技术的真实场景虚拟化采集方法，包括采集扫描流程和采样点收集流程，本专利技术的采样点是指，用激光发射器发射激光照射到物体形成一个亮点，再通过摄像头采集该亮点及周边一定范围内内的材质图像，这个亮点就是采样点；所述采集扫描流程是：先设置好扫描方案，即配置采样点的三维指向信息和步进信息；将激光发射器和摄像头放置于待采样空间中；通过步进电机控制激光发射器和摄像头指向，根据扫描方案完成采样空间内整个场景的采集扫描。其中，所述采样点的三维指向信息和步进信息包括扫描平面中的初始平面，每个扫描平面采样点的初始角度，每个扫描平面的步进角度A以及扫描平面步进方向，每个扫描平面内采样点的步进角度B以及采样点步进方向；初始平面内的初始角度为从指南针陀螺仪获得的正北方向角度，所述初始角度为从指南针陀螺仪获得的正北方向角度，扫描平面步进方向和采样点步进方向可以是顺时针或逆时针方向，总的采样点数为扫描平面数乘以每个扫描平面内的采样点数。所述采集扫描流程具体包括：步骤S11、先设置好扫描方案并将扫描方案配置到扫描方案配置存储单元中；如图1所示，扫描方案中设置扫描平面(图1中阴影部分)为XY平面，则如图2所示，该扫描平面的步进角度A在XZ平面上，再如图3所示，某一扫描平面内采样点的步进角度B则在XY平面上；其中，XZ平面上的步进角度A决定了扫描平面个数，比如步进角度A为10度，则扫描平面数为180/10＝18个扫描平面，扫描平面内采样点的的步进角度B决定了每个扫描平面内的采样点数，比如步进角度B为3度，则每个扫描平面内的采样点数为360/3＝120个采样点，总的采样点数为扫描平面数18乘以每个扫描平面内的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种真实场景虚拟化采集方法，其特征在于：包括采集扫描流程和采样点收集流程；所述采集扫描流程是：先设置好扫描方案，即配置采样点的三维指向信息和步进信息；将激光发射器和摄像头放置于待采样空间中；通过步进电机控制激光发射器和摄像头指向，根据扫描方案完成采样空间内整个场景的采集扫描；所述采样点收集流程是：在采集扫描的过程中，通过激光发射器和激光测距仪测得对象物体距离发射点的距离信息；同时通过摄像头在所指向角度上采集一张图像作为该采样点的纹理材质图，再根据采样点的三维指向信息，所述距离信息以及所述纹理材质图完成角度‑距离‑材质三者的映射关系存储。

【技术特征摘要】
1.一种真实场景虚拟化采集方法，其特征在于：包括采集扫描流程和采样点收集流程；所述采集扫描流程是：先设置好扫描方案，即配置采样点的三维指向信息和步进信息；将激光发射器和摄像头放置于待采样空间中；通过步进电机控制激光发射器和摄像头指向，根据扫描方案完成采样空间内整个场景的采集扫描；所述采样点收集流程是：在采集扫描的过程中，通过激光发射器和激光测距仪测得对象物体距离发射点的距离信息；同时通过摄像头在所指向角度上采集一张图像作为该采样点的纹理材质图，再根据采样点的三维指向信息，所述距离信息以及所述纹理材质图完成角度-距离-材质三者的映射关系存储。2.根据权利要求1所述的一种真实场景虚拟化采集方法，其特征在于：所述采样点的三维指向信息和步进信息包括扫描平面中的初始平面，每个扫描平面采样点的初始角度，每个扫描平面的步进角度A以及扫描平面步进方向，每个扫描平面内采样点的步进角度B以及采样点步进方向，总的采样点数为扫描平面数乘以每个扫描平面内的采样点数。3.根据权利要求2所述的一种真实场景虚拟化采集方法，其特征在于：所述采集扫描流程具体包括：步骤S11、先设置好扫描方案并将扫描方案配置到扫描方案配置存储单元；步骤S12、将激光发射器和摄像头放置于待采样空间中；步骤S13、通过步进电机控制激光发射器和摄像头指向，首先指到所述初始平面内的初始角度，完成一次采样点采集，然后控制激光发射器和摄像头在当前扫描平面内按所述采样点步进方向旋转步进角度B，开始下一次采样点采集，如此循环，直到完成整个当前扫描平面采样点的采集；步骤S14、当一个扫描平面所有采样点均采集完之后，将扫描平面按所述扫描平面步进方向旋转步进角度A，并调整激光发射器和摄像头的角度指到当前扫描平面的初始角度，开始当前扫描平面采样点的采集；如此循环直到完成采样空间内整个场景的采集。4.根据权利要求2或3所述的一种真实场景虚拟化采集方法，其特征在于：所述扫描平面中的初始平面为从水平陀螺仪获得的水平面；所述采样点的初始角度为从指南针陀螺仪获得的正北方向角度，所述扫描平面步进方向和所述采样点步进方向是顺时针方向或逆时针方向。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖裕民，陈勇全，
申请(专利权)人：福州瑞芯微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35