一种视频图像虚拟场景生成系统及其框架构造方法技术方案

本发明专利技术公开了一种视频图像虚拟场景生成系统及其框架构造方法，所述系统包括插件封装模块、插件管理模块、虚拟场景生成流程控制模块、虚拟场景生成工作台模块、虚拟场景生成工程管理模块、以及视频素材访问检索模块。所述方法包括如下步骤：步骤一，对算法工具进行插件式封装，以获得对应的插件；步骤二，构建节点树，并令各被调用的插件对应于节点树上的各个节点；步骤三，遍历节点树中的所有节点，并对每个节点的状态进行保存，以形成视频图像虚拟场景文件。

【技术实现步骤摘要】
一种视频图像虚拟场景生成系统及其框架构造方法
本专利技术涉及一种系统及其构造方法，尤其涉及一种视频图像虚拟场景生成系统及其框架构造方法。
技术介绍
虚拟现实(VirtualReality，简称VR)是以计算机技术为核心，结合相关科学技术，生成与一定范围真实环境在视、听、触感等方面高度近似的数字化环境，用户借助必要的装备与数字化环境中的对象进行交互作用、相互影响，可以产生亲临对应真实环境的感受和体验。虚拟现实技术是人类在探索自然、认识自然过程中创造产生，逐步形成的一种用于认识自然、模拟自然，进而改造自然的科学方法和科学技术。随着社会生产力和科学技术的不断发展，各行业对虚拟现实技术的需求日益旺盛，人们对虚拟现实技术的研究日益重视，虚拟现实技术也取得了巨大进展，并逐步成为一个新的科学
虽然虚拟现实技术将真实世界的多维信息映射到可计算的数字空间，使用户能够在虚拟环境中操作各种虚拟对象、突破物理空间和时间的限制、建立基于真实世界信息的虚拟场景；也可以将计算机生成的虚拟场景和虚拟作用反馈到真实世界中，使用户能够获得虚拟环境产生的各种逼真感知，获得亲临等同真实环境的“沉浸”感。但是，传统的虚拟环境强调虚拟场景建模和虚拟场景表现，较少将虚拟环境直接融入到客观存在的真实世界，这在一定程度上影响了虚拟现实技术的发展和应用。所以，人们正在研究：如何利用描绘真实世界的图像或视频，构建和生成更加逼真的虚拟场景？其中，增强现实(AugmentedReality，简称AR)技术是针对这一类典型问题的典型代表之一，它是虚拟现实的进一步拓展，能够使计算机生成的虚拟对象与客观存在的真实世界融为一体。基于视频素材的虚拟场景生成技术，是另一个利用视频及其图像构建和生成虚拟场景的典型代表。由于传统的虚拟现实一般利用三维几何模型生成虚拟场景，然而难以证明“真实世界的所有事物都是可以几何模型化或者数字化建模”，并且与基于视频素材的虚拟场景相比较，基于三维几何模型的虚拟场景在真实数据采集、几何模型构建、场景逼真绘制等方面存在相对难以克服的问题。另一方面，摄像机已经越来越多地运用于日常工作和生活，描绘真实世界的视频场景、视频对象和视频事件也越来越多，所以人们迫切希望利用日积月累的各种视频素材生成工作和生活需要的视频虚拟场景，从而需要基于视频素材的虚拟场景生成系统及其软件工具。因此，许多科研工作者正在围绕“视频虚拟场景”开展理论、技术和系统研究，无论从虚拟现实的理论技术发展来看，还是从虚拟现实的实用化应用前景来看，基于视频的虚拟场景构建与生成技术正在成为虚拟现实方向的技术发展趋势和典型研究热点。目前，视频虚拟场景生成已经有非常多的算法工具被开发出来，这些工具和算法仅仅对视频图像进行了部分处理，或是某一方面的处理，如果是通过使用不同的工具和算法进行虚拟场景生成，就需要进行算法工具的集成，而不是单独的使用。因此需要对大量的算法工具进行系统集成，通过各个算法的调用和协作进行虚拟场景的快速生成，需要一种视频图像虚拟场景生成系统框架构造方法。在影视后期制作领域，有很多后期制作软件，例如aftereffects，nuke，shake等，这些软件都有对视频图像进行处理的功能，能进行影视后期场景的合成，同时这些软件也集成了大量的视频图像的处理算法和工具。但是这些软件是面向特定领域的，即影视后期制作，对算法的性能、效果以及处理的视频图像素材有着多方面的严格要求，而且其集成方式对大部分的视频图像处理算法工具并不适合。2009年德国的不伦瑞克大学的计算机图形学实验室科学家为虚拟视频摄像机系统添加了视觉特效系统，使得系统可以渲染出运动模糊、冰冻瞬间、长时间曝光、时间模糊、空间模糊、多次曝光等具有照片真实感的特效，提出了一个视觉特效框架。这个框架在整体上是对数据流进行处理，而没有涉及虚拟场景生成中的场景合成。马尔文图像处理框架是一个可扩展的、跨平台的图像处理框架。利用马尔文图像处理框架，研究者可以实现图像处理算法，并以插件的形式发布，软件开发者可以在他们的软件中集成马尔文图像处理插件以提供图像处理功能，最后，普通用户可以直接利用马尔文图像处理应用程序并提供使用反馈促进该框架的迭代开发。因此利用马尔文图像处理框架开发的系统架构一般分成了三个层次：框架层、插件层、应用层。框架层是由马尔文团队开发提供，提供了一些图像、视频预处理机制以及测试、历史记录、图形界面、多线程等。插件层是由第三方利用框架层提供的接口开发的插件。应用层是最终的应用软件，是由第三方利用框架层和插件层提供的接口开发的。但是这个框架仅仅提供了一个底层的实现，并没有提出面向虚拟场景生成的流程方面的设计与实现，以及算法工具间的交互协作。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的弊端，提供一种视频图像虚拟场景生成系统及其框架构造方法。本专利技术所述的视频图像虚拟场景生成系统，包括插件封装模块、插件管理模块、虚拟场景生成流程控制模块、虚拟场景生成工作台模块、虚拟场景生成工程管理模块、以及视频素材访问检索模块；其中，所述插件封装模块用于实现算法工具的插件式封装，以获得对应的插件；所述插件管理模块用于对前述获得的插件的注册、加载、调用以注册表的方式进行管理；所述视频素材访问检索模块用于导入所述被调用插件所涉及的预先存储的的视频图像信息；所述虚拟场景生成流程控制模块用于构建节点树，并令各被调用的插件对应于所述节点树上的各个节点；所述虚拟场景生成工作台模块用于显示前述节点树中被选中节点所对应的视频图像信息；所述虚拟场景生成工程管理模块用于对节点树中的所有节点进行遍历，并对每个节点进行状态保存，以形成视频图像虚拟场景文件。本专利技术所述的视频图像虚拟场景生成系统的框架构造方法，包括如下步骤：步骤一，对算法工具进行插件式封装，以获得对应的插件；步骤二，构建节点树，并令各被调用的插件对应于节点树上的各个节点；步骤三，遍历节点树中的所有节点，并对每个节点的状态进行保存，以形成视频图像虚拟场景文件。本专利技术所述的视频图像虚拟场景生成系统的框架构造方法的步骤一中，利用插件注册表实现插件的加载、注册。本专利技术所述的视频图像虚拟场景生成系统的框架构造方法的步骤一的对算法工具进行封装中，统一算法工具的数据输入输出、统一视频图像数据格式、以及对视频图像数据的描述属性、定义公共的算法工具插件与系统的接口。本专利技术所述的视频图像虚拟场景生成系统的框架构造方法的步骤二中，通过节点列表以及节点连接列表来保存整个节点树。本专利技术所述的视频图像虚拟场景生成系统的框架构造方法的步骤三中，通过节点的创建顺序和节点间连接关系构建节点拓扑排序，以对节点列表遍历。本专利技术根据虚拟场景生成的处理流程以及视频图像处理算法工具的特点，提出了视频图像虚拟场景生成系统框架构造方法。本专利技术方法能够快速、灵活的集成视频图像处理算法工具，通过节点式流程控制进行虚拟场景生成。基于此方法构建的虚拟场景生成系统具有很好的扩展性。另外本方法对各种视频图像处理算法工具的集成具有通用性，同时对于视频图像素材库具有很强的适用性。附图说明图1为本专利技术所述视频图像虚拟场景生成系统框架的构造方法的流程示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。本专利技术所述的视本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种视频图像虚拟场景生成系统，其特征在于，包括插件封装模块、插件管理模块、虚拟场景生成流程控制模块、虚拟场景生成工作台模块、虚拟场景生成工程管理模块、以及视频素材访问检索模块；其中，所述插件封装模块用于实现算法工具的插件式封装，以获得对应的插件；所述插件管理模块用于对前述获得的插件的注册、加载、调用以注册表的方式进行管理；所述视频素材访问检索模块用于导入所述被调用插件所涉及的预先存储的的视频图像信息；所述虚拟场景生成流程控制模块用于构建节点树，并令各被调用的插件对应于所述节点树上的各个节点；所述虚拟场景生成工作台模块用于显示前述节点树中被选中节点所对应的视频图像信息；所述虚拟场景生成工程管理模块用于对节点树中的所有节点进行遍历，并对每个节点进行状态保存，以形成视频图像虚拟场景文件。

【技术特征摘要】
1.一种视频图像虚拟场景生成系统，其特征在于，包括插件封装模块、插件管理模块、虚拟场景生成流程控制模块、虚拟场景生成工作台模块、虚拟场景生成工程管理模块、以及视频素材访问检索模块；其中，所述插件封装模块用于实现算法工具的插件式封装，以获得对应的插件；算法工具的插件式封装主要包括三个部分，即构建插件模板类、算法工具插件式封装、和构建插件管理机制；构建插件模板类用于统一算法工具的数据输入输出，统一视频图像数据格式，以及对视频图像数据的描述属性，定义公共的算法工具插件与系统的接口；算法工具插件式封装用于针对不同的算法工具进行具体的插件封装，在保证统一的视频图像数据的输入输出条件下，进行特殊数据处理方法的封装，同时定义具体的参数面板，实现具体的业务逻辑；构建插件管理机制用于实现插件在具体操作系统下可以编译成动态链接库，并能够被系统识别、加载、以及实现功能调用；所述插件管理模块用于对前述获得的插件的注册、加载、调用以注册表的方式进行管理；所述视频素材访问检索模块用于导入被调用插件所涉及的预先存储的视频图像信息；所述虚拟场景生成流程控制模块用于构建节点树，并令各被调用的插件对应于所述节点树上的各个节点；所述虚拟场景生成工作台模块用于显示前述节点树中被选中节点所对应的视频图像信息；所述虚拟场景生成工程管理模块用于对节点树中的所有节点进行遍历，并对每个节点进行状态保存，以形成视频图像虚拟场景文件；其中，所述虚拟场景生成工程管理模块对所有节点进行遍历的过程中，是通过节点列表以及节点连接表来保存整个节点树，并根据节点的创建顺序和节点间连接关系构建节点拓扑排序，依次保存所有节点的内部状态，以形成视频图像虚拟场景文件；在加载时，按照保存节点列表的顺序依次创建节点，读取相应节点的内部状态，初始化节点，并根据节点的链接信息，构建数据流，即节点之间的链接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小武，赵沁平，陈召东，谭文婷，张恒源，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11