交互式三維圖形視頻可視化系統技術方案

本發明專利技術公開了一種交互式三維圖形視頻可視化系統，包括三維場景創作模塊，實時視頻和信息模塊，實時三維渲染引擎模塊和交互式控制模塊。三維場景創作模塊用于創作各類三維模型和光照，紋理等效果插件，生成場景模板文件；實時視頻與信息模塊獲取播出時所需的多路實時視頻和各類文字、數據信息內容，并通過網絡傳輸至實時三維渲染引擎模塊；實時三維渲染引擎模塊接收場景模板文件和實時視頻與各類文字、數據信息，生成實時可替換的多個動態三維可視化場景，并通過HD-SDI和HDMI同步輸出到交互式控制模塊；交互式控制模塊通過手勢識別方式對上述動態三維可視化場景進行各個內容和視角的交互式操作。通過本發明專利技術方案可實現三維圖形環境中多類信息結合展示與交互。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及三維可視化領域，特別是涉及一種交互式三維圖形視頻可視化系統。
技術介紹
隨著交互式三維可視化技術的進步，如何滿足各行業中對于實時信息和實時視頻的交互式三維可視化需求成了急需解決的問題。實時信息包含了氣象數據，交通數據，短信數據，金融數據，GIS數據等，實時視頻包括攝像頭實時視頻，交通流量探頭視頻，視頻采集卡實時視頻等。各類實時數據都有各自的格式而各類實時視頻的來源也有所區別。對于不同行業，應用中所需的三維場景都具有其各自的行業特點，缺乏統一的底層配置系統架構。同時，當前也缺乏應用模塊從海量實時信息數據中高效獲取所需的數據，并進行根據信息類型生成相應的三維場景進行直觀的展示。如果能以通用的方式提供一種對于多種信息和實時視頻進行交互式操作的三維圖形視頻可視化系統，就可以將計算機三維圖像與視頻和 數據完整結合起來，構建更為直觀有效和易于調整的應用系統，如電視新聞直播，醫療急救管理，軍事演習，工程項目演示，電力系統控制工程等。在三維可視化系統中，實時信息和實時視頻扮演了越來越重要的角色，對于三維場景的展示形式來說，實時信息和實時視頻極大的豐富了三維可視化的內容。同時，實時信息和實時視頻還具有直觀，現場感強，用戶認可度高，用戶交互性強等眾多特點。從畫質來看，高清信號具有畫面清晰度高，色彩還原度佳等眾多特點，高碼率意味著需要更高的傳輸帶寬，更快速的計算處理能力和更好的圖形渲染能力。而如何根據需要高速處理三維場景與眾多實時數據信息和多路的高清實時視頻信號的協同工作，也成為了需要解決的難點之o對于所展示的內容，系統通過紅外觸控屏的方式來進行交互式操作。紅外觸控方式利用在XY方向上的紅外掃描網格來獲得用戶的操作數據，適合于本三維圖形視頻系統輸出的高分辨率，不會產生視差，高清晰度，高耐久性，能在極端情況下工作。同時，為了滿足對系統中展示的各類圖文信息的操作，如圖片的對角拖拽放大，視頻的局部放大等，系統引入了多點觸摸。在同一個時間點上，系統同時響應多個位置信息反饋，并根據內容做出相應的動作。現有技術的缺點是尚未有一種交互式三維圖形視頻可視化系統能夠有效對上述技術進行整合，并形成完整的解決方案。
技術實現思路
本專利技術要解決的問題是提供一種交互式三維圖形視頻可視化系統，解決現有技術中無法對在三維場景中融合多種信息與視頻并進行三維可視化交互操作的技術缺陷。為達到上述目的，本專利技術提出了一種交互式三維圖形視頻可視化系統，包括三維場景創作模塊，實時視頻與信息模塊，實時三維渲染引擎模塊，和交互式控制模塊。所述三維場景創作模塊用于創作各類三維模型和光照，紋理等效果插件，并提供預覽視圖，生成用于所述實時三維渲染引擎模塊的場景模板文件。所述實時視頻與信息模塊用于獲取播出時所需的多路實時視頻以及各類文字信息和數據信息內容，并通過網絡傳輸至實時三維渲染引擎模塊。所述實時三維渲染引擎模塊用于根據場景模板文件和實時視頻、各類文字信息和數據信息內容，生成實時可替換的多個動態三維可視化場景，并通過HD-SDI和HDMI同步輸出到交互式控制模塊。所述交互式控制模塊通過手勢識別方式對上述實時三維渲染引擎模塊生成的多個動態三維可視化場景進行各個內容和視角的交互式操作。其中，所述三維場景創作模塊，用于提供各類三維模型和效果插件，實現預覽視圖，并通過三維模型和效果插件的組合生成實時三維渲染引擎模塊所需的場景模板文件。其中，所述實時三維渲染引擎模塊包括場景生成單元，場景渲染模塊，和場景輸出·模塊。所述場景生成單元，用于根據所述三維場景創作模塊提交的三維場景創作模板和實時視頻與信息模塊提交的數據建立帶有視頻入和圖文的三維場景模型。所述場景渲染模塊，用于根據三維場景模型，使用預置的光照，紋理和實時視頻及信息進行渲染和繪制，生成對應的三維場景緩沖。所述場景輸出模塊，通過視頻輸出裝置，如顯卡或視頻輸出卡將三維場景緩沖輸出至所述交互式控制模塊。其中，所述交互式控制模塊根據手勢識別方式對實時三維渲染引擎模塊生成的多個動態三維可視化場景進行內容和各視角的交互式操作。本專利技術實施例的技術方案具有以下優點，本專利技術實例通過交互式的三維圖形視頻可視化，不僅能真實地再現實際場景，支持互動的三維圖形環境，還能滿足對于三維可視化系統對于實時視頻和數據信息的定制化需求，可廣泛應用于廣電，電力，交通，氣象等多種行業。附圖說明附圖I為本專利技術實施方式中交互式三維圖形視頻可視化系統的結構示意圖；附圖2為本專利技術實施方式中實時視頻與信息模塊的處理流程圖；附圖3為本專利技術實施方式中實時三維渲染引擎模塊的處理流程圖；附圖4為本專利技術實施方式中交互式控制模塊的處理流程圖。具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術做進一步詳細描述。如附圖I所示，為本專利技術所述的交互式三維圖形視頻可視化系統的結構示意圖。該系統包括三維場景創作模塊，實時視頻與信息模塊，實時三維渲染引擎模塊，和交互式控制豐旲塊;三維場景創作模塊利用三維模型和各種特效插件創作實時三維渲染引擎模塊所需的三維場景圖文模板，其中，三維模型包括基本三維物件、紋理、材質、像素著色器、幾何著色器等，而特效插件則包括如光照效果、霧化效果、反射效果、遮罩效果、空間變換、材質、動畫軌制作等。并提供預覽視圖，在創作完成之后，三維場景創作模塊將生成的三維模板文件通過網絡傳輸至實時三維渲染引擎模塊；實時視頻與信息模塊用于獲取播出時所需的多路實時視頻以及各類文字信息和數據信息內容；數據信息來源于如專業氣象數據庫、財經數據庫、網絡頁面、微博信息、文本、圖片等，根據各類數據信息的獲取接口，實時視頻與信息模塊通過插件的方式兼容各種協議類型，獲取之后按統一的數據格式進行保存，并通過網絡傳輸至實時三維渲染引擎模塊；視頻信息來源于如高清視頻采集卡，網絡視頻攝像頭，交通探頭等，實時視頻與信息模塊通過各類接口獲取視頻，通過插件的形式獲取各類視頻內容再傳送至實時三維渲染引擎模塊。實時三維渲染引擎模塊用于根據場景模板文件和實時視頻、各類文字信息和數據信息內容，生成實時可替換的多個動態三維可視化場景，并通過HD-SDI和HDMI同步輸出到交互式控制模塊；交互式控制模塊通過手勢識別方式對上述實時三維渲染引擎模塊生成的動態三維可視化場景進行各個內容和視角的交互式操作。如附圖2所示，為本專利技術實施例中實時視頻與信息模塊的處理流程圖。通過網絡 信息插件、文本信息插件、數據庫插件和視頻插件等方式，獲取外部各種來源的數據，而每種數據的獲取方式都有各自的定義，如短信信息采用網絡HTTP方式獲取，在頁面中按照發送號碼、時間、短信內容的方式排列，微博信息則采用網絡API的方式獲取，突發新聞文稿采用文本方式獲取，金融股市信息則根據類型采用FOXPRO數據庫或WEBSERVICE的方式獲取，根據通用方式按字段存儲和讀取，探測器(如溫度、深度、交通流量、放射性物質等)的信息則采用串口通訊獲取記錄，攝像頭視頻數據采用網絡TCP/IP通訊獲得，高清視頻信號通過視頻采集卡獲取。實時視頻與信息模塊采取多插件多線程的方式進行獲取，同時根據情況在不同的時間片進行讀取操作，避免了數據擁堵和實時響應遲緩的問題。在獲取到數據之后，實時視頻與信息模塊根據數據的來源、類型、時間對其進行分類處理，根據需要對數據進行保存，并建立描述本文檔來自技高網...

【技術保護點】
交互式三維圖形視頻可視化系統，其特征在于，所述系統包括三維場景創作模塊，實時視頻與信息模塊，實時三維渲染引擎模塊，和交互式控制模塊；所述三維場景創作模塊用于創作各類三維模型和光照，紋理等效果插件，并提供預覽視圖，生成用于所述實時三維渲染引擎模塊所需的場景模板文件；所述實時視頻與信息模塊用于獲取播出時所需的多路實時視頻以及各類文字信息和數據信息內容，并通過網絡傳輸至實時三維渲染引擎模塊；所述實時三維渲染引擎模塊用于根據場景模板文件和實時視頻、各類文字信息和數據信息內容，生成實時可替換的多個動態三維可視化場景，并通過HD？SDI和HDMI同步輸出到交互式控制模塊；所述交互式控制模塊通過手勢識別方式對上述實時三維渲染引擎模塊生成的動態三維可視化場景進行各個內容和視角的交互式操作。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐興波，魏海帆，
申請(專利權)人：北京東方艾迪普科技發展有限公司，
類型：發明
國別省市：