专利名称：用于网上博览会的虚拟场景在线快速搭建方法
技术领域：
本发明属于网络虚拟技术领域，特别涉及一种用于网上博览会的虚拟场景快速搭
建方法。
背景技术：
在当今的信息社会中，博览业发展迅猛，它为世界各地的人们提供了一个展示和 交换信息的舞台。但是，传统的博物馆/展览馆/科技馆主要是采用实物展示方式，这种真 实的实物展示方式在时间、空间、展示对象、用户等各个方面均有局限性。
随着计算机技术和网络技术的发展，虚拟博览会技术正在慢慢解决这一难题，将 展示对象进行数字化，可以从时间、空间、内容上对实物展品进行延伸。目前，美国博物馆绝 大多数加入了国际因特网，日本也有近百座博物馆在国际因特网上有了自己的主页，欧洲 一些博物馆也陆续上网。在我国也有很多家博物馆上网，但内容大多停留在简单的图片和 文字介绍。这些博物馆的网上展示主要以静态图像为主，部分博物馆采用了全景图、Flash 动画、虚拟现实等技术。但总的来说，效果差强人意，对于前来参观的网上观众而言，展馆没 有互动性，更谈不上观众和展馆之间、观众和观众之间的交互性，展示的整体效果一般。
而对于组织方和参展方而言，无论是采取网页式还是三维展馆式的网上博览会， 都需要请专业人员来开发，且耗费大量时间和精力。对于网页式的网上博览会，组织方要请 网页开发人员开发一个网站，在网站中存放大量展览信息，当展期结束后，此网站便没有使 用价值了，并且展示形式单一乏味，仅有文字、静态图片或Flash动画等形式。对于传统三 维展馆式网上博览会，则需要更多的精力来建模、赋材质等，上传到网上还存在数据量大小 等问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供的一种用于网上博览会的虚拟场景在线快速搭建方法， 用户通过简单操作即可快速的实现三维个性展馆的搭建。
—种用于网上博览会的虚拟场景在线快速搭建方法，包括以下步骤 1)服务器端步骤，提供接入互联网络的服务器，所述服务器包含网页服务器、数据
库服务器、文档服务器和流媒体服务器，分别用于提供网页访问、数据库索引、资源下载和
流媒体数据传输； 2)用户端步骤，提供接入互联网络的用户终端，向服务器提交资源请求，依据返回 结果下载资源，实现对所述网页服务器中的虚拟展览馆网页的访问，及在用户终端的页面 上的三维场景浏览、拖动搭建、流式媒体数据访问操作，并根据下载资源创建三维元素，更 新至虚拟场景并进行实时渲染。 进一步地，所述网页服务器提供的网页访问为提供用户网页的在线浏览以及页 面应用程序； 所述数据库服务器提供的数据库索引为提供动态搭建过程中对三维元素资源、
4场景和用户数据的索引； 所述文档服务器提供的所述资源下载为提供远程元素文件的资源访问和传输， 元素文件采用分布式存储； 所述流媒体服务器提供的流媒体传输为提供三维场景中对流式媒体数据的请 求、传输。
进一步地，所述用户端步骤2)中，包括用户拖放事件检测步骤。
进一步地，所述用户拖放事件检测步骤具体包括以下步骤
1)初始化变量，循环开始； 2)获取鼠标位置，获取判断区；鼠标位置是指鼠标指针在页面上的位置，该判断 区可以是页面中的某个区域； 3)判断鼠标是否在该区域，如果是，进入步骤4)，如果否，转步骤2);
4)判断鼠标左键是否按下，如果是，进入步骤5)，如果否，转步骤6);
5)存储鼠标标识，转步骤2); 6)判断鼠标标识是否为真，如果是，进入步骤7)，如果否，转步骤2);
7)产生拖放事件； 8)判断抓起对象是否为资源标识符，如果是，进入步骤9)，如果否，转步骤10);
9)拖放新元素，转步骤11);
10)拖放页面场景已有元素； 11)获取鼠标移动位置信息，通过移动位置信息进行坐标空间变换； 12)坐标空间变换对象重新定位； 13)存储对象的新的坐标位置； 14)刷新页面中对应的渲染区域，转步骤2)。 进一步地，在所述步骤2)中，在用户终端中对已完成下载的资源建立本地资源索 引，通过本地资源索引判断元素是否已经被下载，对于每个新添加到场景的元素，在页面三 维场景运行的整个周期中仅下载一次，元素对象的重复创建由本地资源索引表中获得已下 载对象。
进一步地，所述步骤2)中采用动态创建技术，具体包括以下步骤 20)用户终端响应用户元素创建请求； 21)获取元素文件URL ; 22)从所述服务器中下载元素文件； 23)用户终端读取元素类型、点、线、面描述信息，着色信息，交互脚本信息； 24)依据读取信息，创建对象节点，分配内存空间和访问接口 ； 25)图形引擎依据对象几何特征和外观特征，结合空间坐标描述、当前视点坐标系
变换，渲染区绘制对象； 26)交互引擎依据对象脚本信息，创建相应的监听线程，处理交互信息；、 27)创建完成，反馈给主线程对象内存空间地址、对象标识符、线程标识符信息，引
入线程池进行管理。 本发明在互联网上构造出逼真的3D虚拟博览会场景，并具备较强的交互特性，可 使用户在线拖放搭建虚拟场景，解决了现有网上博览会建设方法单一、独立、效率较低等问题，可以实现场馆的快速模块化组建并快速发布为Web3D格式供其他用户终端共享。
以下结合附图及实施例进一步说明本发明。
图1为本发明用于网上博览会的虚拟场景在线快速搭建方法实施例中采用的网 络架构示意图； 图2为本发明用于网上博览会的虚拟场景在线快速搭建方法实施例元素拖放流 程图； 图3为本发明用于网上博览会的虚拟场景在线快速搭建方法实施例动态创建虚 拟元素的流程具体实施例方式
—种用于网上博览会的虚拟场景在线快速搭建方法，本发明在如图1所示的网络 架构下进行，包括以下步骤 1)服务器端步骤，可由网上博览会的举办方提供接入互联网络的服务器，所述服
务器作为数据中心，包含网页(WEB)服务器、数据库服务器、文档服务器和流媒体服务器，
分别用于提供网页(WEB)访问、数据库索引、资源下载和流媒体数据传输； 其中，所述网页服务器提供的网页访问为提供用户网页的在线浏览以及页面应
用程序； 所述数据库服务器提供的数据库索引为提供动态搭建过程中对三维元素资源、 场景和用户数据的索引；以优化网络数据传输，元素文件采用分布式存储，元素文件的获取 需经过数据库索引； 所述文档服务器提供的所述资源下载为提供远程元素文件的资源访问和传输服 务； 所述流媒体服务器提供的流媒体传输为提供三维场景中对流式媒体数据的请 求、传输。 2)用户端步骤，用户端可以是网上博览会的举办方所在城市或其它城市提供的 用户终端，用户终端通过居民小区的网关、无线收发基站、企业政府学校交换机等多种方式 连接到公共的互联网络，通过向域名服务器提交域名解析申请，获得所述服务器地址，通过 向服务器提交资源的请求，依据返回结果下载资源，实现对所述网页服务器中的虚拟展览 馆网页的访问，及在用户终端的页面上的三维场景浏览、拖动搭建、流式媒体数据访问等操 作，并根据下载资源创建三维元素，更新至虚拟场景并进行实时渲染。 其中，所述用户端步骤2)中，还包括用户拖放事件检测步骤，用户终端对拖放事 件进行检测，判断用户的鼠标等输入设备是否在判断区产生拖放事件。如图2所示，具体包 括以下步骤 1)初始化变量，循环开始； 2)获取鼠标位置，获取判断区；鼠标位置是指鼠标指针在页面上的位置，该判断 区可以是页面中的某个区域； 3)判断鼠标是否在该区域，如果是，进入步骤4)，如果否，转步骤2);
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4)判断鼠标左键是否按下，如果是，进入步骤5)，如果否，转步骤6);
5)存储鼠标标识，转步骤2);鼠标标识是用于标识是否产生拖放事件，为真 (True)表示产生拖放事件，为假(False)表示不产生播放事件；鼠标标识值的设定可以通 过点击、移动等信息由于用户终端设定其值； 6)判断鼠标标识是否为真(True)，如果是，进入步骤7)，如果否，转步骤2);
7)产生拖放事件； 8)判断抓起对象是否为资源标识符，如果是，进入步骤9)，如果否，转步骤10);资 源标识符用于标识资源的基本信息，如名称、对应的服务器链接信息等； 9)拖放新元素，转步骤11);具体为获取资源标识符(ID)，向服务器发出请求下 载资源，下载后加载入场景，转步骤ll)，在之后的步骤中进行定位和渲染；
10)拖放页面场景已有元素； 11)获取鼠标移动位置信息，通过移动位置信息进行坐标空间变换； 12)坐标空间变换对象重新定位； 13)存储对象的新的坐标位置； 14)刷新页面中对应的渲染区域，转步骤2)。 所述步骤10)拖放页面场景已有元素可采用现有拖放技术实现。如检测线程在指 定的三维引擎渲染区域捕获抓起事件，并获取抓起点的屏幕坐标，通过屏幕空间坐标系转 换转为当前视点坐标系内的三维坐标点，并以该点为起点向屏幕内做射线碰撞计算，获取 碰撞对象列表，过滤列表并取得指定的拖放对象，同时捕获鼠标抓起状态(左键按住状态) 时的移动坐标，经坐标系变换后，通过空间坐标变换设定对象新的位置，实现拖放对象的移 动。 进一步地，作为在线搭建的网络优化措施，在所述步骤2)中，在用户终端中对已
完成下载的资源建立本地资源索引，通过本地资源索引判断元素是否已经被下载。即对于
每个新添加到场景的元素，在页面三维场景运行的整个周期中仅下载一次，元素对象的重
复创建可由本地资源索引表中获得已下载对象，由此避免网络的频繁占用。 本发明中，创建虚拟元素的请求按请求源分为两类，一类是系统请求，即在程序设
计之初制定好的创建规律，比如人工智能系统中的虚拟人创建，可随机生成也可规律性生
成。另一类是由用户主动的创建请求，比如动态搭建场景，经由拖放判断后，生成指定的元
素，并定位于用户所指的位置。 本实施例中采用动态创建技术，即在运行时创建指定类的对象，该技术在微软基 础类库(MFC,Microsoft Foundation Classes)中大量使用。如框架窗口对象、视对象及文 档对象等，都需要由文档模板类对象来动态的创建。动态创建虚拟元素流程如图3所示，具 体如下 20)用户终端响应元素创建请求； 21)获取元素文件URL(统一资源定位符，也称网页地址)；
22)从所述服务器中下载元素文件； 23)用户终端读取元素类型、点、线、面描述信息，着色信息，交互脚本信息； 24)依据读取信息，创建对象节点，分配内存空间和访问接口 ； 25)图形引擎依据对象几何特征和外观特征，结合空间坐标描述、当前视点坐标系变换，渲染区绘制对象； 26)交互引擎依据对象脚本信息，创建相应的监听线程，处理交互信息； 27)创建完成，反馈给主线程对象内存空间地址、对象标识符(ID)、线程标识符
(ID)等信息，引入线程池进行管理。 本实施例中还采用互联网上三维技术(Web3D)，它是虚拟现实技术(Virtual Reality)在互联网上的实现形式。Web3D范畴下的动态创建场景元素是指，在页面虚拟场 景实时运行的过程中，有规律或随机的创建指定配置信息的虚拟对象以及其相应的交互接 口，并实时的显示在页面的渲染区域，通过交互接口接收用户的交互信息的过程。
本实施例中采用3DVIA Virtools插件，该插件作为Web3D插件中的一种，其已经 被2010年上海世博会体验型展馆唯一推荐的Web3D插件。Virtools平台除自身所具备的 500多个Building Block实现大部分的交互操作要求外，还提供两种可编程用户扩展，一 种是Virtools脚本语言(Virtools Script Language, VSL);另一种则是软件开发工具包 (SDK)函数库方式。其中采用SDK函数开发的动态链接库(dll)仅用于播放器(Stand alone Player)，对于Web3D还需其多用户端-服务器(MultiUser-Server)模块支持。为较好的 满足互联网传播要求，本发明采用了自身所带的构建模块(Buil ding Block)和VSL结合 的方式，通过VSL结合Virtools的函数库编写光线与盒求交算法(Ray-Box Intersection) 和最小平面空间坐标的转换，实现了拖建元素的机制。 本发明采用Virtools的网络数据获取(Get WebData)、网络下载(Web Download)、对象装载(Object Load)三个构建模块(Building Block)，并在网络信息服务 (IIS6. 0)平台下架设了服务网站平台，提供后台的数据查询、检索、下载服务，实现了对象 的索引和动态创建。 本发明采用基于Win32消息机制的应用程序接口 (API)函数，结合求交算法 (Ray-Boxlntersection)以及最近平面坐标转换实现拾取三维空间对象并拖拽移动至给定 位置。通过构建查询索引平台，将在线拖建技术应用于网上博览会中，使用户自行场馆搭 建，可加强虚拟场景的互动性，提升展览会的趣味性。 作为实体博览会的延伸，本发明涉及的网上博览会将大量采用Web3D技术来营造 各类逼真的、互动性较强的虚拟展馆，使网上的观众足不出户就可在世界的任意一角访问 参观博览会。作为Web3D交互方式的一种，动态在线搭建技术可由用户自行拖放三维场景 元件或素材，动态构建出个性化的虚拟场景，甚至构建自己的虚拟社区。具有较强互动性、 新颖性和趣味性，通过设计相应的互动机制，能使观众在趣味性的浏览过程中了解博览会 内容。 以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内 的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范 围，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。
权利要求
一种用于网上博览会的虚拟场景在线快速搭建方法，其特征在于包括以下步骤1)服务器端步骤，提供接入互联网络的服务器，所述服务器包含网页服务器、数据库服务器、文档服务器和流媒体服务器，分别用于提供网页访问、数据库索引、资源下载和流媒体数据传输；2)用户端步骤，提供接入互联网络的用户终端，向服务器提交资源请求，依据返回结果下载资源，实现对所述网页服务器中的虚拟展览馆网页的访问，及在用户终端的页面上的三维场景浏览、拖动搭建、流式媒体数据访问操作，并根据下载资源创建三维元素，更新至虚拟场景并进行实时渲染。
2. 根据权利要求1所述的用于网上博览会的虚拟场景在线快速搭建方法，其特征在于所述网页服务器提供的网页访问为提供用户网页的在线浏览以及页面应用程序； 所述数据库服务器提供的数据库索引为提供动态搭建过程中对三维元素资源、场景 和用户数据的索引；所述文档服务器提供的所述资源下载为提供远程元素文件的资源访问和传输，元素 文件采用分布式存储；所述流媒体服务器提供的流媒体传输为提供三维场景中对流式媒体数据的请求、传输。
3. 根据权利要求1或2所述的用于网上博览会的虚拟场景在线快速搭建方法，其特征在于所述用户端步骤2)中，包括用户拖放事件检测步骤。
4. 根据权利要求3所述的用于网上博览会的虚拟场景在线快速搭建方法，其特征在于所述用户拖放事件检测步骤具体包括以下步骤1) 初始化变量，循环开始；2) 获取鼠标位置，获取判断区；鼠标位置是指鼠标指针在页面上的位置，该判断区可 以是页面中的某个区域；3) 判断鼠标是否在该区域，如果是，进入步骤4)，如果否，转步骤2);4) 判断鼠标左键是否按下，如果是，进入步骤5)，如果否，转步骤6);5) 存储鼠标标识，转步骤2);6) 判断鼠标标识是否为真，如果是，进入步骤7)，如果否，转步骤2);7) 产生拖放事件；8) 判断抓起对象是否为资源标识符，如果是，进入步骤9)，如果否，转步骤10);9) 拖放新元素，转步骤ll);10) 拖放页面场景已有元素；11) 获取鼠标移动位置信息，通过移动位置信息进行坐标空间变换；12) 坐标空间变换对象重新定位；13) 存储对象的新的坐标位置；14) 刷新页面中对应的渲染区域，转步骤2)。
5. 根据权利要求4所述的用于网上博览会的虚拟场景在线快速搭建方法，其特征在于在所述步骤2)中，在用户终端中对已完成下载的资源建立本地资源索引，通过本地资源索引判断元素是否已经被下载，对于每个新添加到场景的元素，在页面三维场景运行的 整个周期中仅下载一次，元素对象的重复创建由本地资源索引表中获得已下载对象。
6.根据权利要求5所述的用于网上博览会的虚拟场景在线快速搭建方法，其特征在于所述步骤2)中采用动态创建技术，具体包括以下步骤20) 用户终端响应用户元素创建请求；21) 获取元素文件URL ;22) 从所述服务器中下载元素文件；23) 用户终端读取元素类型、点、线、面描述信息，着色信息，交互脚本信息；24) 依据读取信息，创建对象节点，分配内存空间和访问接口 ；25) 图形引擎依据对象几何特征和外观特征，结合空间坐标描述、当前视点坐标系变 换，渲染区绘制对象；26) 交互引擎依据对象脚本信息，创建相应的监听线程，处理交互信息；、27) 创建完成，反馈给主线程对象内存空间地址、对象标识符、线程标识符信息，引入线 程池进行管理。
全文摘要
用于网上博览会的虚拟场景在线快速搭建方法，包括以下步骤1)服务器端步骤，提供接入互联网络的服务器，包含网页服务器、数据库服务器、文档服务器和流媒体服务器，分别用于提供网页访问、数据库索引、资源下载和流媒体数据传输；2)用户端步骤，向服务器提交资源请求，依据返回结果下载资源，实现对所述网页服务器中的虚拟展览馆网页的访问，及在用户终端的页面上的三维场景浏览、拖动搭建、流式媒体数据访问操作，并根据下载资源创建三维元素，更新至虚拟场景并进行实时渲染。本发明可使用户在线拖放搭建虚拟场景，解决了现有网上博览会建设方法单一、独立、效率较低等问题，可以实现场馆的快速模块化组建并快速发布供其他用户终端共享。
文档编号G06F17/30GK101702166SQ20091019814
公开日2010年5月5日 申请日期2009年11月3日 优先权日2009年11月3日
发明者刘佳, 吴恩启, 施小明, 杜宝江, 汪文亮, 王海鹏, 马群 申请人:上海理工大学