[发明专利]基于BIM的虚拟现实展示方法和系统

摘要

本发明提供了一种基于BIM的虚拟现实展示方法和系统，包括步骤步骤1生成BIM建筑模型；步骤2将BIM建筑模型数据传输到观察者所佩戴的显示头盔中；步骤3利用安装于显示头盔的传感器获取用户的观察信息，将用户的观察信息传回BIM建筑模型中，BIM建筑模型接收观察者的位置信息；步骤4根据观察者的观察信息更新BIM建筑模型数据，返回步骤2继续执行。本发明基于BIM的虚拟现实展示方法，能够根据观察者的视角仅局部展示出所需要的建筑信息，减少了图像处理设备的负担，且场地要求低，不受环境限制，并让观察者有强烈的沉浸感，如同身临其境。

主权项

一种基于BIM的虚拟现实展示方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：生成BIM建筑模型；步骤2：将BIM建筑模型数据传输到观察者所佩戴的显示头盔中；步骤3：利用安装于显示头盔的传感器获取用户的观察信息，将用户的观察信息传回BIM建筑模型中，BIM建筑模型接收观察者的位置信息；步骤4：根据观察者的观察信息更新BIM建筑模型数据，返回步骤2继续执行；所述基于BIM的虚拟现实展示方法，根据观察者的视角仅局部展示出所需要的建筑信息；观察信息包括观察者头部姿态信息以及观察者空间位置信息，步骤3包括如下步骤：步骤3.1：通过设置于显示头盔内部的传感器B获取观察者头部姿态信息；步骤3.2：通过设置于显示头盔外部的传感器A获取观察者空间位置信息；步骤3.2包括以下步骤：步骤3.2.1：布置传感器A，其中，传感器A为物理参数完全相同的三个相机，物理参数包括：像素尺寸、焦距、分辨率；所述三个相机安放在观察者的上方，且所述三个相机之间均有间距，相机用于对空间中物体拍照，任意相邻两个相机构成一对相机组；每个相机均与电脑相连接，相机将拍摄到的图像发送到电脑；步骤3.2.2：每个显示头盔上均有一个特征标志点；电脑对相机所拍摄图像中特征标志点进行提取匹配，根据双目视觉的原理，并利用相机间的空间位置关系，计算出显示头盔在空间中的实际位置信息作为观察者空间位置信息；设两个相机分别称为左相机、右相机；设左相机位于世界坐标系原点处，左相机坐标系Ol‑xyz与世界坐标系重合，左相机得到的图像称为左图像，左图像坐标系为ol‑XlYl，有效焦距为fl；右相机坐标系Or‑xryrzr，右相机得到的图像称为右图像，右图像坐标系为or‑XrYr，有效焦距为fr；在实际中，空间特征标识点P(xw,yw,zw)在两个相机像面的像点分别为Pl(ul,vl)、Pr(ur,vr)，它们之间满足zlulvl1=sxl0u0l0sylv0l001fxl0000fyl000010xwywzw1---(1)]]>zrurvr1=sxr0u0r0syrv0r001fxr0000fyr000010Rlrtlr0T1xwywzw1---(2)]]>式(1)为左相机对空间特征标志点P的成像的数学关系；式(2)为右相机对空间特征标志点P的成像的数学关系；其中，Rlr和tlr为左右相机坐标系之间的旋转矩阵和平移矢量，zl表示左相机的比例系数，(ul,vl)表示特征标识点P在左相机拍摄的图像中的像素坐标，sxl表示左相机的横向缩放系数，syl表示左相机的纵向缩放系数，(u0l,v0l)表示左相机的物理光心坐标，fxl表示左相机的横向焦距，fyl表示左相机的纵向焦距，xw表示特征标识点P在世界坐标系下的x坐标，yw表示特征标识点P在世界坐标系下的y坐标，zw表示特征标识点P在世界坐标系下的z坐标，zr表示右相机的比例系数，(ur,vr)表示特征标识点P在右相机拍摄的图像中的像素坐标，sxr表示右相机的横向缩放系数，syr表示右相机的纵向缩放系数，(u0r,v0r)表示右相机的物理光心坐标，fxr表示右相机的横向焦距，fyr表示右相机的纵向焦距，Rlr表示左右相机间的旋转关系，tlr表示左右相机间的平移关系。