三维虚拟校园漫游系统设计
Scientific Journal of Information Engineering
June 2013, Volume 3, Issue 3, PP.50-55 Design of 3D Virtual Campus Roaming System Hongyan Yang, Zhuo Shi, Yanru Zhong#
College of Computer science and engineer, Guilin University of Electronic Technology, Guilin Guangxi 541004, China
#Email: rosezhong@https://www.wendangku.net/doc/1e213954.html,
Abstract
With the growing sophistication of virtual reality technology, 3D virtual campus roaming system as effective platform for school propaganda outside, the campus planning and management decision will provide a strongly support. Taking the campus of Guilin University of Electronic Technology as prototype, combing with the software of 3Ds Max and using VR-Platorm development platform connections with the backend database and virtual building and live Imaging shooting, a real-time roaming system of virtual campus has been designed and implemented. In this paper, the main aim is to explore a new idea for digital campus construction.
Keywords: Virtual Reality; VR-Platform; Digital Campus
三维虚拟校园漫游系统设计*
杨宏艳，史卓，钟艳如
桂林电子科技大学计算机科学与工程学院，广西桂林 541004
摘要：随着虚拟技术的日益成熟，三维虚拟校园漫游系统作为学校对外宣传的有效平台是数字化校园建设的核心。以桂林电子科技大学东校区为例，结合三维仿真技术3DS max实现了虚拟校园的三维模型。运用VR-Platorm开发引擎，结合SQL Server数据库连接设计并实现了三维虚拟校园漫游系统。实现了自主漫游、按目的地自动生成漫游路径、定位鸟瞰等功能。实验结果表明：经过改进的场景优化技术，系统在普通PC机上运行稳定、流畅、高效。
关键词：虚拟现实；VR-Platform；数字校园
引言
20世纪80年代美国人Jaron Lanier首次正式提出了虚拟现实[1](Virtual Reality)概念。自此，这种利用计算机模拟虚拟世界，提供用户身临其境的视觉、听觉、触觉的感官模拟技术，因其具有感知性、沉浸性、交互性和构想性的特点，如今已广泛应用于城市规划、文物保护、交通模拟、虚拟现实游戏及远程教育等领域。“虚拟校园”是随因特网、虚拟现实技术、网络虚拟小区等的发展而产生，是基于现实校园对三维景观和教学环境数字化模拟的产物。数字化校园虚拟漫游系统是数字校园建设计划的核心平台。当前浙大率先开发展示了虚拟校园之后，国内众多高校如清华、南京大学、北航、香港中文大学等高等院校纷纷建立自己的虚拟校园[2-3] 。
通常，三维虚拟校园开发的主要方法是用ArcGis，SuperMap和其它具有三维功能的软件进行二次开发。但这些方法明显的缺点是对开发者的编程水平要求较高，建模代码太长，开发系统不能独立于运行环境。考虑到以上情况，本文选择VR-Platform为开发环境，提出了一种简单实现虚拟校园的方法。这种方法一方面能利用专业的建模工具3DS MAX软件很快实现三维场景模型的建立。另一方面，通过运用VRP引擎高效的模块化的编程能力，能够进行实时渲染和交互控制，减少了建模时间加速了系统开发的进程。另
*本文受国家自然科学基金（NO.50865003）和广西科学制造系统和先进制造技术开放基金资助（No.K090014）以及新世纪广西高等教育教改工程项目（No. 2011JGB048）“以工程应用能力为导向的数字媒体技术人才培养模式的探索与实践”基金资助。
外，它通过封装发布，能够构建独立于开发环境运行的三维虚拟校园系统。
1系统设计
桂林电子科技大学分为东、西校区和尧山校区。其中东校区占地580亩，其中主教学楼包括十栋主教学楼和食堂、学生宿舍和体育馆、运动场。三维虚拟校园系统交互设计，主要包括视图操作（平移、旋转、渲染、光照、雾化、视点变换）、三维漫游（绕点漫游、沿路径漫游、自由漫游）及漫游控制等功能。用户可以在系统中通过行走，鸟瞰以及选择不同的摄像机视图来多视角观看校园景观。
1.1开发平台
本系统采用深圳中视典数字科技有限公司独立开发的一款三维虚拟现实平台仿真平台--VR-Plaform。它提供了三种二次开发方式包括activeX插件、脚本方式、c++码源sdk。该软件特点是可支持多个MAX版本的安装与使用，支持3dsmax 的高级渲染器，及多种烘焙方式。由于其烘焙后的物体纹理非常清晰，数据量却小得多，非常利于网络实时传输。因此，考虑到本项目的实际需求，我们选择VRP sdk作为游戏引擎来驱动场景交互。
1.2总的技术路线
虚拟校园系统主要包括两个部分（整个系统设计流程图见图1）：
A.3D场景建模；
B.系统交互设计与实现。
图1 系统交互平台的总体构建
23D场景建模关键技术
2.1素材采集与处理
校园场景的二维平面图是建立三维场景模型的基础与依据。因此制作一个准确的场景平面图将会对我们建立一个场景模型比例正确、大小适中的虚拟校园产生重要作用。制作过程如下：
(1) 依据校园平面分布图确定校园大概轮廓，各建筑物、街道、花园分布位置与大小比例，然后通过Google Earth 卫星影像截图，确定各个建筑物具体的俯视图分布与形状大小，这样就可以绘制出较为精确的校园平面分布图。
(2) 运用Auto CAD“直线工具”等勾勒出校园建筑的大致分布区域，然后用同样的方法导入Google Earth卫星影像截图，进行更加细致的描绘。将如图2所示的虚拟校园建模底图保存为.dwg格式，然后导入3DS MAX中，作为三维虚拟校园建模的底图。
2.2三维模型的创建
学校大部分建筑模型都可用基本几何体通过修改、变形后完成。如果发现建筑物模型是不规则的，这就需要运用3Ds MAX为我们提供的强大修改工具。常用的修改器有extrude挤压；lathe旋转等；建筑物的模型是不规则的。例如突起、棱角或倾斜等。楼宇模型创建过程中的步骤如下：
(1) 对学校各功能区建筑进行建模。楼群的制作可以分为教学区（包括办公楼、教学楼、实验楼等）和生活区（包括学生宿舍楼、食堂等）。
(2) 对校园内主干道进行建模。这里采用的是环境反衬法，即通过底图空出道路，而在周围附加上草坪、建筑等模型，这样不仅大大减少了道路建模的工作量。
(3) 对树木、路灯、人物等进行建模。对于树木场景模型，因其树木本身结构复杂，制作时间长，系统开销增大，所以，我们采用Billboard多边形（广告牌技术）利用简单的纹理映射几何绘制手段替代复杂的几何绘图，仅牺牲了少量的模型真实性，却极大减小模型建模难度和绘制时间。
2.3纹理贴图
纹理映射是真实感图像制作的一个重要部分，利用它可以不用增加模型的复杂程度就能突出表现对象的细节，它比基本材质更精确更真实。通常对于大部分的教学楼，其纹理素材是现场拍摄而来。纹理及模型映射，例如对于整栋楼的窗户和阳台，可以挑选一个正面、平视视角进行拍摄，然后在photoshop中进行调色、仿制图章等命令进行处理。纹理照片以正方形排列为宜，一般像素为2n，如128×128、256×256；因为如果你的纹理大小为982*618，你要将它应用到400×400的物体上，MAX中要是依照比例就会使纹理变形[4]。因此对于这些面添加UVW MAP修改器，可以修改贴图的重复值、贴图的投影方式，保证相邻两个面的贴图吻合。如果你想要进行更精确的贴图操作的话可以用“UnwrapUVW”配合“UVWmaping”。
2.4场景优化
考虑到机器运行负荷及效率，从以下几个方面对场景进行优化。包括：(1)减少模型的面数；对于一些看不见的面删除，合并同类材质物体。近景树木采用插件生成，远景使用立体交叉平面的视觉树的方法；(2)压缩模型贴图；(3)利用多边形来创建草坪；(4)减少光源的使用；在渲染动画时候关闭阴影等方法。
2.5烘焙
烘焙指的是将MAX中物体的照明和阴影效果保存到贴图中的过程。因为在虚拟场景中，视角每变化一度，计算机就要进行大量的计算来算出物体的光影效果。这样势必大大增加了对电脑内存、显卡、处理器的负荷。
利用3Ds max的render TO texture功能，烘焙(Tbakeer)出高真实感、高精度的光照贴图减少了电脑系统处理的工作量，然后通过Vrp-for-Max导出插件，将模型与烘焙贴图导出至VRP编辑器中。然后在VRP中进行后期调整和编辑（包括贴图色彩的修正、树木的设定、透明贴图设定，动画贴图设定，碰撞的设定，相机的设定等等）。
3虚拟校园VRP交互与数据库设计
3.1虚拟校园交互平台功能模块设计
虚拟校园的核心是交互平台设计。根据系统架构，将虚拟校园互动平台分为如下图2所示6个模块。各功能模块之间的交互是相辅相成的，主要依靠Building Blocks脚本模块化合可视化流程图式脚本,通过创建按钮热区及对热区设置交互事件来实现。交互平台的各功能模块在虚拟校园系统中的功能主要体现在以下四个方面：
(1)三维场景展示与导航；用户可以选择校园内感兴趣的景点，通过鼠标和键盘以及本系统的功能按钮
进行三维漫游。可以改变视点，通过键盘控制漫游高度和漫游方向（前进、后退、左移、右移），同时也可以按任意角度（通过调节左转、右转、仰视、俯视）进行浏览，还可以控制漫游的速度，以达到最佳观测效果。通过浏览工具的放大、缩小、移动和旋转等操作全面展示校园三维全景。
(2)数据管理及查询；校园中各重要建筑及景点都关联了相应的属性信息，充分利用了超级链接，能快速显示被点击物体的多媒体信息，具有双向查询功能。
(3)线路定制飞行；用户可以以第一视角方式，按照预设的固定参观路线和漫游时间在校园三维环境进行飞行，使得用户能够不依靠面板也能完整地游历校园。
(4)属性查询；快速准确的对建筑物进行检索、查询和定位；系统能让访问者通过点击建筑物关联属性
图1 系统交互平台的总体构建图2 数据库信息查询
3.2数据库连接
虚拟校园的交互设计过程主要是数据库链接的实现。首先捕获用户点击对象的名称；然后根据对象名称在sql数据库中查找相应信息；将信息在屏幕输出。数据库信息查询流程如图3所示[6]：采用SQL数据库连接，需要编写必要的函数接口：
g_open_db();//初始化数据
g_close_db();//关闭数据库
Info/name，$ GETVALUE//设置数据标注的脚本支持，对应一条脚本函数
g_show_db_viewer, //弹出属性窗口
g_hide_db_viewer, //隐藏属性窗口
g_fill_obj_props_by_str_id,//设置对象，填充list
g_fill_null , //清空list
设置数据库的链接的关键代码如下：
GetModuleFileName(GetModuleHandle('DbProxy.dll'),@filename,255); //得到demo的路径
workdir := filename;
workdir := ExtractFilePath(pchar(workdir));
DataModule1 := TDataModule1.Create(Nil);
DataModule1.ADOConnection1.Close;
DataModule1.ADOConnection1.ConnectionString := 'Provider=SQLOLEDB.1;Password=slei;User ID=sa;Initial
Catalog=building;Data Source=localhost';
DataModule1.ADOConnection1.Open;
result := 0 ;
end;
另外，在使用VRP中的脚本编辑器编写相应的脚本函数，并进行初始化设置，可以设置为距离触发式或点击触发式[6-8]。实现数据库信息随时更新。可以在用户交互式漫游时通过点击虚拟校园场景中出现的建筑提供数据支持。
3.3VRP虚拟漫游
在三维场景中漫游需要创建相机动画，因此，在场景中设置了行走相机、旋转相机和飞行相机以实现用户自由漫游、绕点漫游和空中鸟瞰整个校园。对于真实场景模拟需要设置物理碰撞，对不能穿越的对象进行碰撞检测。另外在与周围环境交互过程中，需要添加天空盒、太阳光晕、背景音乐使整个场景跟逼真。最后通过VRP4）。
图3 虚拟漫游系统校园全景1
图4 虚拟漫游系统封面
4结语
随着虚拟现实技术的日益成熟，虚拟校园将增添丰富的内容，教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了虚拟校园，阐明了虚拟校园的地位和作用，认为其由浅至深有三个应用层面，分别适应学校不同程
度的需求：
①虚拟我们的校园环境供游客浏览。
②基于教学、教务、校园生活，功能相对完整的三维可视化虚拟校园。
③以学员为中心，加入一系列人性化的功能，以虚拟现实技术作为远程教育基础平台一部分，如网上虚拟课堂、虚拟实验室、虚拟社团等。
基于全景图像的虚拟现实界面应用到校园网网页设计中，可以改变传统的单纯基于文本和图形的用户界面设计，使得通过计算机网络查询和访问校园信息更加方便。基于数字化校园漫游系统不仅是学校对外宣传的有效平台、为学生了解学校的窗口，而且是数字化校园的重要组成部分，必将成为数字校园的主要表现形式，为校园规划及管理决策提供有力支持。
R EFERENCES
[1]余莉, 王乘. 基于虚拟现实技术的校园数字三维仿真系统[J]. 计算机仿真, 2004, 21(4): 98-101
[2]龚建华, 林珲, 谭倩. 虚拟香港中文大学校园的设计与初步试验[J]. 测绘学报, 2002, 31(1): 39-43
[3]杨键, 耿卫东,潘云鹤, 等. 基于图像的虚拟景观漫游[J]. 计算机辅助设计与图形学报, 2001, 13(3): 229-235
[4]陈敏, 陈道礼, 魏国前. 虚拟现实技术在校园漫游系统中的应用[J]. 武汉科技大学学报, 2006, 29(4): 407-409
[5]陈勇, 马纯永, 陈戈. 基VC/OpenGL的虚拟海大校园导航系统[J]. 计算机辅助设计与图形学学报, 2007, 19(2): 263-267
[6]陈昊, 洪景新, 陈辉煌. 基于MultiGen和Vega的场景仿真系统技术[J]. 厦门大学学报, 2005, 44(3): 352-354
[7]黄小刚, 李伟程. 山西师大主校区三维虚拟校园的建设研究[J]. 山西师范大学学报: 自然科学版, 2008, 22(2): 33-36
[8]陈涛, 田海晏. 三维校园虚拟现实研究[J]. 北京石油化工学院学报, 2010, 18(2): 45-49
【作者简介】
杨宏艳（1972-），女，汉，讲师，硕士，研究方向为教育技术虚拟现实，三维造型与动画技术。
Email: yhy.gl@https://www.wendangku.net/doc/1e213954.html, 钟艳如（1965-），女，汉，教授，研究方向为新一代GPS 理论及应用，知识工程。 Email: rosezhong@https://www.wendangku.net/doc/1e213954.html,
三维虚拟校园漫游系统设计
Scientific Journal of Information Engineering June 2013, Volume 3, Issue 3, PP.50-55 Design of 3D Virtual Campus Roaming System Hongyan Yang, Zhuo Shi, Yanru Zhong# College of Computer science and engineer, Guilin University of Electronic Technology, Guilin Guangxi 541004, China #Email: rosezhong@https://www.wendangku.net/doc/1e213954.html, Abstract With the growing sophistication of virtual reality technology, 3D virtual campus roaming system as effective platform for school propaganda outside, the campus planning and management decision will provide a strongly support. Taking the campus of Guilin University of Electronic Technology as prototype, combing with the software of 3Ds Max and using VR-Platorm development platform connections with the backend database and virtual building and live Imaging shooting, a real-time roaming system of virtual campus has been designed and implemented. In this paper, the main aim is to explore a new idea for digital campus construction. Keywords: Virtual Reality; VR-Platform; Digital Campus 三维虚拟校园漫游系统设计* 杨宏艳，史卓，钟艳如 桂林电子科技大学计算机科学与工程学院，广西桂林 541004 摘要：随着虚拟技术的日益成熟，三维虚拟校园漫游系统作为学校对外宣传的有效平台是数字化校园建设的核心。以桂林电子科技大学东校区为例，结合三维仿真技术3DS max实现了虚拟校园的三维模型。运用VR-Platorm开发引擎，结合SQL Server数据库连接设计并实现了三维虚拟校园漫游系统。实现了自主漫游、按目的地自动生成漫游路径、定位鸟瞰等功能。实验结果表明：经过改进的场景优化技术，系统在普通PC机上运行稳定、流畅、高效。 关键词：虚拟现实；VR-Platform；数字校园 引言 20世纪80年代美国人Jaron Lanier首次正式提出了虚拟现实[1](Virtual Reality)概念。自此，这种利用计算机模拟虚拟世界，提供用户身临其境的视觉、听觉、触觉的感官模拟技术，因其具有感知性、沉浸性、交互性和构想性的特点，如今已广泛应用于城市规划、文物保护、交通模拟、虚拟现实游戏及远程教育等领域。“虚拟校园”是随因特网、虚拟现实技术、网络虚拟小区等的发展而产生，是基于现实校园对三维景观和教学环境数字化模拟的产物。数字化校园虚拟漫游系统是数字校园建设计划的核心平台。当前浙大率先开发展示了虚拟校园之后，国内众多高校如清华、南京大学、北航、香港中文大学等高等院校纷纷建立自己的虚拟校园[2-3] 。 通常，三维虚拟校园开发的主要方法是用ArcGis，SuperMap和其它具有三维功能的软件进行二次开发。但这些方法明显的缺点是对开发者的编程水平要求较高，建模代码太长，开发系统不能独立于运行环境。考虑到以上情况，本文选择VR-Platform为开发环境，提出了一种简单实现虚拟校园的方法。这种方法一方面能利用专业的建模工具3DS MAX软件很快实现三维场景模型的建立。另一方面，通过运用VRP引擎高效的模块化的编程能力，能够进行实时渲染和交互控制，减少了建模时间加速了系统开发的进程。另 *本文受国家自然科学基金（NO.50865003）和广西科学制造系统和先进制造技术开放基金资助（No.K090014）以及新世纪广西高等教育教改工程项目（No. 2011JGB048）“以工程应用能力为导向的数字媒体技术人才培养模式的探索与实践”基金资助。
(整理)人机交互课程设计---VRML设计--虚拟校园漫游系统.
《人机交互》综合设计报告 设计名称：人机交互综合设计 选题名称：VRML设计--虚拟校园漫游系统 姓名学号： 专业班级： 系（院）： 设计时间： 指导教师评语： 成绩： 签名： 年月日
目录 一、概述 (3) 1、项目背景 (3) 2、系统简介： (3) 3、开发环境： (3) 4、主要技术 (3) 二、需求分析 (4) 1、用户分析 (4) 2、用户设计流程 (4) 3、任务分析 (4) 三、设计 (5) 1、界面设计原则 (5) 2、设计模型 (5) 3、系统描述 (6) 4、使用的交互技术 (6) 四、界面实现 (6) 五、主要源码设计 (7) 六、可用性评估 (8) 1、评估指标体系 (9) 2、具体步骤 (9) 3、结果分析 (10) 七、结论 (10) 1、总结.......................................................................................................................... 错误！未定义书签。10 2、不足之处 (10) 3、心得体会 (10)
一、概述 1、项目背景 VRML是一种建模语言,也是一种描述Internet上交互式3D多媒体和共享虚拟世界的开放标准。 VRML定义了一组用以描述三维图形的对象,这些对象称为节点,节点被组织成一种分层的结构,称为场景。使用场景图数据结构来建立3D场境。场景图是一种代表所有3D世界静态特征的节点等级:几何关系、质材、纹理、几何转换、光线、视点以及嵌套结构。境界中的对象及其属性用节点描述,节点按照一定规则构成场景图,也就是说,场景图是境界的内部表示。场景图中的第一类节点用于从视觉和听觉角度表现对象,它们按照层次体系组织起来,反映了境界的空间结构。另一类节点参与事件产生和路由机制,形成路由图,确定境界随时间的推移如何动态变化。 VRML用文本信息来描述三维场景,在Internet上传输,然后在本地机上由VRML 浏览器解释生成三维场景。这种工作机制,避免了在网络上直接传输图形文件,把复杂任务交给本地机器,从而减轻了网络的负担,使得在Internet上的三维交互成为可能。 VRML的访问方式是基于客户/服务器模式,其中服务器提供VRML文件及支持资源,客户通过网络下载希望访问的文件,并通过本地平台上的VRML浏览器交互式访问该文件描述的虚拟境界,因为浏览器是本地平台提供的,从而实现了与硬件平台的无关性。 现今，基于VRML的虚拟校园漫游系统已经有很多成功案例，如成都电子科技大学、义乌工商学院等，都已成功开发出了虚拟校园漫游系统。 2、软件定义： 基于VRML的虚拟校园漫游系统 3、系统简介： 通过VRML制作的虚拟校园是个规模较大的三维场景,旨在通过网络展示校园风貌,用户可以走入虚拟校园中,观赏校园的自然风貌,领赂校园的生活氛围。浏览者可以利用输入设备控制自己的视点和视角,对这个虚拟场景进行全方位的浏览和交互。 4、开发环境： 3DMax，NetScape浏览器
虚拟校园漫游系统的设计与开发
学院 : 信息与电子工程学院 专业 : 教育技术学___ 班级 : __ A2_____ 学号 : ___ 学生姓名: _____ 指导教师: _____ 论文题目：虚拟校园漫游系统的设计与开发
承诺书 我谨在此郑重承诺： 本毕业设计（论文）是本人在指导老师指导下，独立撰写完成的。凡涉及他人观点和材料，均依著作规范作了注释。如有抄袭或其他违反知识产权的情况，我愿接受学校处分。 承诺人（签名）：
摘要 虚拟校园是基于地理信息技术、虚拟现实技术和计算机网络技术等高新技术，将校园地理信息和其他校园信息相结合，以虚拟现实场景界面实现校园景观及信息的浏览查询，并可上载到计算机网络和提供远程用户访问。虚拟校园提供了校园景观及设施最直观的表现形式，方便了用户对校园信息的访问，促进了大学的建设和远程教学的发展。建立简单易行的现实感强的虚拟校园漫游便成为对大学校园虚拟化的目标。而VRML和3D MAX等相关软件也为虚拟校园提供了技术上的支持。 本文的研究目的是设计并开发一个虚拟校园漫游系统，作者通过阅读大量国内外相关文献资料，深入地研究了虚拟现实技术和现有构造三维场景的语言，在此基础上，确定了基于VRML及浏览器插件技术的虚拟现实系统架构方案。 首先，以虚拟场景构造的流程为线索，采用3Dstudio Max和VRMLPad实现虚拟场景对象的建模；针对建筑物建模的复杂度和真实感问题，提出了建筑物二次建模方法； 其次，探讨了虚拟校园场景的交互。在此基础上实现了视点控制和动画交互。 第三，在系统设计开发的末尾阶段，讨论对虚拟校园漫游系统的优化方法。通过碰撞检测、层次细节技术、纹理映射等技术方法优化系统。 除此之外，还探讨了系统的整体构架、系统的开发流程、模型纹理贴图以及纹理贴图对场景外观的巨大作用。最后综合以上研究工作，设计并实现了一个基于VRML技术的虚拟校园系统。 关键词：虚拟校园、虚拟现实（VR）、漫游、建模、纹理贴图、交互设计
2020年(VR虚拟现实)虚拟教育设计方案
（VR虚拟现实）虚拟教育 设计方案
虚拟教育设计方案 背景： 随着信息时代的发展，数字化三维虚拟仿真技术以其画面逼真精美、运行高效便捷、功能丰富实用、查询管理信息直观方便等特点逐渐应用在各个领域，国内院校也同样期望着在校园建设成果展示、学校品牌推广、教学辅助与校园资源管理等方面全面实现三维数字化。三维虚拟校园平台系统正是顺应这种需求而产生，在国内迅速普及。 三维虚拟校园平台是指利用计算机虚拟现实技术、网络技术、网络三维技术、数据库技术等对学校的建筑三维数据、建筑室内外结构、建筑相关属性信息、教学设施相关信息和教学资源信息进行处理，建立基于互联网浏览器展示的可交互的三维虚拟校园应用平台，并在此基础上实现学校教学管理所需的各种功能。 三维虚拟校园可以实现三维虚拟校园展示、学校建设成果宣传、楼宇教室查询、自主校园漫游、人机交互体验、网络互动交流、仿真课堂体验、院校设施设备管理等功能，最重要的是其可以直接在互联网网页浏览器中直接登录使用，使用户能够不受时间和空间的限制，直接在线浏览和使用虚拟校园提供的各种应用。 目前国内越来越多的院校已经逐步建设了三维虚拟校园平台系统，比如北京大学、清华大学、浙江大学、北京师范大学、北京外国语大学、上海同济大学等著名高校，众多高职、中职、中小学院校也正在陆续开展网上三维虚拟校园建设。 随着网络时代的来临，网络教育迅猛发展，尤其是宽带技术和校园网大规模应用的今天。国内一些高校已经开始逐步推广、使用虚拟校园教学模式。虚拟现实技
术具有广泛的作用和影响,亲身去经历、亲身去感受比空洞抽象的说教更具说服力。主动地去交互，与被动的观看，有质的差别，尤其在虚拟教学、虚拟实验、虚拟仿真校园、科技研究等方面的应用更为广泛性。 虚拟教学系统分为原理教学和动态教学.原理教学主要指的是传统的课件制作,把课件中的图片做成动态三维的形式,改变教育模式,不用再通过乏味的幻灯片技术教学,将教学步骤完美的融合到教学中,让学生不在死守在书本上面,却又心不在焉的想着自己的事情,不同于传统的教育模式,所有的教育步骤一气呵成,使学生学习兴趣浓厚,教学质量显著提升.动态教学就是把物理化学实验中一些大型不易操作的实验或一些因含有有毒气体学生不能进行操作的实验,通过虚拟现实技术,学生可以在网上进行操作,丝毫没有束缚之感,让学生有一种身临其境的感觉.成功案例有 虚拟现实技术划分四类： 1、桌面虚拟现实 桌面虚拟现实利用个人计算机和低级工作站进行仿真，将计算机的屏幕作为用户观察虚拟境界的一个窗口。通过各种输入设备实现与虚拟现实世界的充分交互，这些外部设备包括鼠标，追踪球，力矩球等。它要求参与者使用输入设备，通过计算机屏幕观察360度范围内的虚拟境界，并操纵其中的物体，但这时参与者缺少完全的沉浸，因为它仍然会受到周围现实环境的干扰。桌面虚拟现实最大特点是缺乏真实的现实体验，但是成本也相对较低，因而，应用比较广泛。常见桌面虚拟现实技术有：基于静态图像的虚拟现实QuickTimeVR、虚拟现实造型语言VRML、桌面三维虚拟现实、MUD等。 2、沉浸的虚拟现实
山东信息职业技术学院虚拟校园漫游系统
0引言 随着虚拟现实技术的不断发展和完善，在社会生活各个领域得到了极其广泛的应用，其中一个重要的应用就是大学校园。三维虚拟校园是展示校容校貌和校园信息化建设的重要组成部分，以三维虚拟现实场景呈现校园风光，并在此基础上增加了漫游功能，更加具体表现了虚拟校园真实性和沉浸性等特点，可以极大地方便学生、促进招生和网络办公。在国内许多高校都建设了自己的虚拟校园，如浙江大学、清华大学、南京大学、北京航空大学、华中科技大学等[1]。 目前，在虚拟校园的开发中，主要采用的方法有Virtools [2] 、VRML [3-4]、VEGA [5-6]等。基于这些技术开发的虚拟校园漫游 系统具有交互性和沉浸感，能够让参观者获得身临其境的感觉。但对于实际应用来说，光有漫游功能是不够的，对于虚拟校园场景中出现的建筑和艺术雕像，应该能为用户提供更加详细的介绍。 本文基于VRP 虚拟现实平台，实现了虚拟校园。不仅能让用户实现三维漫游，还介绍了如何联接数据库，使得用户在漫游中查询到选择物体的详细信息，更好地满足用户的需求。并以山东信息职业技术学院为例，详细介绍了系统的构建过程。 1开发步骤 山东信息职业技术学院虚拟校园系统开发方法可以分为如图一所示的六个步骤，分别是基础数据采集、虚拟校园场景建模、模型优化、导入VRP 、连接数据库和系统生成。 图一系统开发流程图 2前期工作 根据山东信息职业技术学院提供的信息，校园主要的建筑有旧教学楼、办公楼、新教学楼和餐厅等。然后，根据建筑搜集其建筑面积、高度以及用途等各种相关信息。再结合校园建筑平面图，我们能够完整地获得整个校园建筑物、绿地、公路等地物的地理坐标及平面轮廓形状，勾勒出整个校园场景。 对校园进行实地考察，用数码相机采集反映学校真实景观的建筑物、道路、树木等纹理图。为了减少数据量，贴图用 山东信息职业技术学院虚拟校园漫游系统 Virtual Campus Roaming System of Shandong Information Vocational and Technical College 王琰萍1,2邵丽丽1陈勇1Wang Yanping Shao Lili Chen Yong （1.中国海洋大学信息学院，山东青岛266100;2.山东信息职业技术学院,山东青岛266100）(1.College of Information Science and Engineering,Ocean University of China,Shandong Qingdao 266100; 2.Shandong Information Vocational and Technical College,Shandong Qingdao 266100) 摘要：本文以山东信息职业技术学院校园为例，将虚拟现实技术应用于校园。介绍了虚拟校园的构建过程，借助VRP 生成三维虚拟校园漫游系统，并实现了连接数据库功能，使得用户在漫游中查询到选择物体的详细信息，为用户提供更加详细的介绍。 关键词：虚拟现实；虚拟校园；信息查询中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1671-4792-(2009)3-0121-04 Abstract :This paper introduces the process of constructing a virtual campus and based on VRP ,realized Virtual Campus Roaming System of Shandong Information Vocational and Technical College .In this demo ,we attached a database to the virtual object ,which allows users getting detailed information of objects when roam-ing ,and provides users introduction with more details . Keywords ：Virtual Reality ;Virtual Campus ;Information Query 山 东信息职业技术学院虚拟校园漫游系统 121
毕业设计虚拟校园三维模型设计制作
目录 摘要 (2) 前言 (4) 1.论文的选题背景与研究意义 (5) 1.1选题的背景 (5) 1.2论文的研究意义 (5) 2.当前虚拟现实系统的主要问题与发展方向 (5) 2.1虚拟现实系统中场景建模的问题 (5) 2.2虚拟现实系统中场景绘制的主要问题 (6) 2.3虚拟现实系统今后的发展方向 (7) 3.虚拟校园系统的三维建模 (7) 3.1场景的建模技术 (7) 3.1.1基于图形绘制的建模技术 (7) 3.1.2基于图像的建模绘制技术 (8) 3.1.3基于图形与图像的混合建模技术 (9) 3.2层次细节模型生成和绘制 (9) 3.3系统的建模方法 (10) 4.建模设计与数据表现 (11) 4.1三维建模的原则 (11) 4.2实体建筑的构建 (12) 4.2.1构建实体建筑的基本原理 (12) 4.2.2实体建筑的构建 (12) 5.建模中常见的问题 (16) 5.1过分强调细节 (16) 5.2实体拼接组合的位置关系不正确 (16) 5.3存在冗余多边形 (17) 结束语 (18) 参考文献 (19) 致谢 (20)
摘要 随着计算机技术、通信技术及其他相关技术的飞速发展，虚拟现实的仿真技术也日益成为当前研究的热点。通常传统的校园三维立体图内容单一，缺乏实体感，实用价值受到限制，而虚拟校园是将虚拟现实技术引入到“数字校园”的研究中，为校园的规划和设计提供了一种全新的手段。虚拟校园三维模型不仅能自然、真实、形象地表达现实世界的对象，而且拓展了现实校园的时间和空间维度，从而扩展其功能。 本文在分析了虚拟现实(Virtual Reality)技术的概念、基本特征及其在国内外发展应用情况的基础上，结合校园的具体情况，构建了基于Web的VCS虚拟校园系统采用图形与图像混合建模技术，实现了VCS虚拟校园系统的三维建模，并对虚拟世界中复杂物体建模技术进行了探索，总结出了树木、花草等复杂对象建模的一般方法，分析并解决了几何体的纹理映射问题，极大地减少了场景制作的工作量。 关键词：虚拟校园，三维建模，
三维校园开发与全景校园虚拟漫游VR设计方案
三维校园开发与全景校园虚拟漫游VR设计方案 目录 前言 (1) 第1章虚拟现实技术 (2) §1.1虚拟现实技术的概念 (2) §1.2虚拟现实的特点 (2) 1.2.1多感知性（Multi-Sensory） (2) 1.2.2 浸没感（Immersion） (2) 1.2.3交互性（Interactivity） (2) 1.2.4构想性（Imagination） (3) §1.3虚拟现实的关键技术 (3) 1.3.1基于动态环境的建模技术 (3) 1.3.2应用系统开发工具 (3) §1.4虚拟现实的研究现状 (3) 1.4.1国外研究现状 (3) 1.4.2中国研究现状 (4) 第2章虚拟校园技术 (6) §2.1虚拟校园的基本概念 (6) §2.2虚拟校园的建模方法 (6) 2.2.1基于图形的建模与绘制 (6)
2.2.2基于图像的建模与绘制 (6) §2.3全景图的概念 (6) 2.3.1全景图的特点 (7) 2.3.2 全景图的生成 (7) 2.3.3 全景图的公共隐私处理 (8) §2.4虚拟校园的优势 (9) 2.4.1 直观的了解校园 (9) 2.4.2 方便学生 (9) 2.4.3 有利于招生宣传 (9) 2.4.4地图便笺功能 (9) 2.4.5丰富的应用接口功能 (10) 2.4.6校园信息搜索引擎 (10) 2.4.7优化领导管理 (10) 第3章技术实施说明 (11) §3.1全景图生成制作技术 (11) 3.1.1 照片的拼接技术 (11) 3.1.2 FLASH技术 (12) 3.1.3 利用软件直接制作全景图 (20) 第4章校园地图与风景展示 (22) §4.1校园地图立体化导航的意义 (22) §4.2校园地图的实用性研究 (22)
漫游系统毕业设计开题报告
大学毕业设计(论文)开题报告 课题名称：漫游系统 学生姓名： 学号： 学院：信息科学与技术学院专业年级：计算机科学与技术级指导教师： 职称： 完成日期：二○○九年一月十三日
一、本课题来源及研究的目的和意义 1、课题来源 石河子大学信息科学与技术学院 2、本课题研究的目的和意义 虚拟现实技术是当今计算科学的一个研究热点，将虚拟现实技术引入校园的研究中，为校园的漫游和规划提供一种全新的手段，使得校园多了一个展示自己风貌的互动的实时漫游平台。 随着石河子大学知名度的提高，越来越多的人希望了解这所学校，上网是最快捷方便的办法。但是以传统的Web技术建立的网页，只能使用文本、静态画面或者交互能力低的动画来传达信息，如果想全面展示优美的校园，局限性是显而易见的。鉴此，我们将以GoogleSketchUp的方法创建石河子大学虚拟校园漫游系统，该系统将使那些没有机会实地参观的人获得身临其境的感受。 二、本课题在国内外的研究状况及发展趋势 1、基于OpenGL实现虚拟校园漫游系统 研究了基于VC++开发环境与OpenGL图形API的虚拟校园漫游系统的相关技术的设计与实现。并主要就三维建模、场景空间划分技术作了进一步的论述。 2、基于VRML的大学虚拟校园漫游系统 介绍了基于VRML技术建立的大学网络虚拟校园漫游系统的设计与实现，并就其中一个重要问题——VRML文件的优化作了详细的探讨。 3、IMAGIS下虚拟校园漫游系统的设计和实现 虚拟ＧＩＳ是ＧＩＳ的重要发展方向，应用领域广泛．将虚拟ＧＩＳ技术引入“数字校园”的研究中，为校园的规划和设计提供了一种全新手段＋本文基于ＩＭＡＧＩＳ‘软件，探讨了虚拟校园漫游系统的解决方案，讨论了虚拟建模与虚拟漫游的方法和全过程，论述了相关的技术特点，在此基础上使虚拟ＧＩＳ与实际应用领域更好地结合在一起．
虚拟社区漫游系统的设计与实现
虚拟社区漫游系统的设计与实现(场景建模) 摘要 虚拟现实技术是由计算机产生，通过视、听、触觉等作用，使用户产生身临其境感觉的交互式视景仿真，具有多感知性、存在感、交互性和自主性等特征。虚拟现实建模语言VRML被用来描述三维物体及其行为，可以构建虚拟世界。VRML的基本目标是建立互联网上的交互式三维多媒体。VRML的出现使得虚拟现实像多媒体和互联网一样逐渐走进我们的生活。 本文主要研究基于VRML的虚拟场景建模、交互、漫游技术，根据虚拟设计及其主要特点，结合3D MAX和Cosmo Worlds，对基于VRML的虚拟现实技术在人们生活领域的应用进行了研究，着重阐述了如何利用VRML语言以生动的模型来模拟和显示现实三维空间，最终以人机交互方式来实现社区三维景观的实时漫游。对建筑楼群的建模采用3D MAX三维造型工具和VRML相结合的方式，对这些模型进行优化。同时为了增加真实性，在虚拟社区中加入树木、游人、汽车等模型。这些模型共同构建整个虚拟三维场景，为市政规划建设提供一个科学简便、形象直观的可视化人机交互平台。 关键词：虚拟现实，VRML，场景建模，虚拟漫游
DESIGN AND IMPLEMENTATION FOR THE VIRTUAL COMMUNITY ROAMING SYSTEM(SCENARIO MODELING) ABSTRACT Virtual reality is a result of computer development, it may create some scenery that includes senses of sight, hearing and touch. Its characteristics are multi-sensation, existent sense, interaction and independence. VRML can descript three dimensional objects and their behaviors, thus can build virtual world. Because of the appearance of VRML，Virtual Reality comes to our life such as multimedia and Internet. The researches of this paper focus on the modeling, the interacting and the browsing of the VRML-based virtual scene. According to the virtual designing and the main features, unifying the 3D MAX and Cosmo Worlds, based on the VRML virtual reality technology , we have researched the application in the field of people's life. The paper focuses on how to use VRML language to construct in the model vividly to simulate and display realistic three-dimensional space. Finally, we achieved the real-time roaming in the Three-dimensional landscape of the community by human-computer interaction. We have modeled these buildings by the combination of 3D MAX three—dimensional modeling tool and VRML. At the same time, we put other models such as trees，humans and cars into the 3d scene to intensify the sense of the facticity. We use these models to build a virtual three-dimensional scene together, to provide a scientific and simple, intuitive image visualization platform for construction of municipal. KEY WORDS：virtual reality，VRML，scenario modeling，virtual tour
校园虚拟实景漫游设计方案及说明
校园虚拟实景漫游设计方案及说明 一、校园三维实景简介 校园实景是最新的三维全景技术在我们学院中的一种应用，通过三维实景技术展示学院的校园风貌，具有真实、感官、零距离的优势，对于远在千里之外的人了解校园真实情况有很大帮助。教育部在一系列相关的文件中，曾多次涉及到了虚拟校园，阐明了虚拟校园的地位和作用，可见它对于实现学校的数字化校园意义非凡。 校园三维实景虚拟展示，是将三维全景、二维图像、声音、文字材料等素材结合起来，创建带有交互式地图、雷达、指南针、漫游路线、背景音乐、解说词等功能的专业虚拟漫游。提供了全新带有指南针效果的交互式地图，浏览的同时，地图上会出现视角扫描的指南针，观看者可以很清楚地知道正在插入物是哪个地方哪个位置，并且观者可以通过点击地图上的热点、拖动指南针等方式交互地控制全景的播放。提供了制作者一个做导演的机会，完全按照制作者的意愿来导演虚拟漫游的整个过程。哪个场景先出场、从哪个角度开始展示、转换到哪个角度、停留多长时间等都可以完全按照制作者的意愿来设定。嘉兴技师学院的校园三维实景展示可以给浏览者更直观和深刻的印象，对学习和了解学院更有帮助，是学生、教师、家长了解学校的新的有效途径。 二、校园三维实景的意义 1、直观的了解校园 三维虚拟校园基于浏览器，无任何浏览器插件，具有友好的用户操作界面，用户操作方便快速，可以用鼠标任意的拖动，放大或者缩小。通过三维虚拟校园可以比较直观的了解校园的各个区域，在这个三维的校园里，空间次序的视觉理解和感知变得非常容易，使浏览者对校园环境产生身临其境的感觉，其中的教学楼、实验楼、图书馆、宿舍楼、食堂、道路及绿化地带和种植的植物，都栩栩如生的呈现在我们的眼前，三维虚拟校园模拟真实世界，减少处理时间，提高效率，提供了一个生动的校园空间。 2、方便学生
开题报告-基于虚拟现实技术的三维校园漫游系统的设计与实现
梧州学院 毕业设计（论文）任务书 课题名称基于虚拟现实技术的三维校园 漫游系统的设计与实现 系部计算机科学系 专业计算机科学与技术 班级07计本5班 学号0700608118 姓名王荣华 指导教师（签名）年月日教研室主任（签名）年月日
一、课题的内容和要求： 本课题从3D MAX的建模和渲染烘焙技术着手，采用成熟VRP-BUILDER虚拟现实编辑器模块进行二次开发来构建的三维校园漫游系统。基于3D和VRP技术的三维仿真漫游系统的开发方法，以梧州学院（北区）建立虚拟场景，实现了自动漫游、手动漫游、校园路径导航、校园景物的查看、校园信息查询、各种气候效果、各种实体的动态效果，并根据路线做了详细的碰撞检测。同时根据三维仿真漫游的特点，在自动漫游和手动漫游过程中，以现有场景为基础，通过视频、图片、音乐对虚拟现实系统做了补；给需要了解梧州学院校园地理信息的用户提供了极大方便。 二、设计的技术要求与数据（或论文主要内容）： 采用Polygon+NURBS高级建模的建模方法，各个模型采用简体模型来对整个校园建筑进行立体虚拟；用Bitmap位图+UVW Mapping坐标贴图、VRAY渲染方法还原校园的真实景象；采用Max-for-VRP导出插件将模型导入VRP-BUILDER虚拟现实编辑器模块，加入碰撞检测算法、VRP命令行脚本实现人机交互功能，保证系统的实用性；运用行走相机、动态漫游增加三维实景表现力，多角度查看学校环境；调试运行后由虚拟现实编辑器模块导出为EXE可执行文件实现系统的可移植运行。 三、设计（论文）工作起始日期： 自2011 年1 月10 日起，至2011 年4 月10 日止。 四、进度计划与应完成的工作： 1.收集资料进行需求分析时间:2011年1月 2.实时数据采集，建立三维模型时间:2011年2月初-----2011年2月底 3.运行和调试，系统设计及实现时间:2010年3月初-----2011年3月底 4.论文撰写时间:2011年4月 五、主要参考文献、资料： [1]陈珍.虚拟现实技术的教育应用初探.中小学电教.2009,7.8-9 [2]申蔚,曾文琪.虚拟现实技术（21世纪计算机科学与技术实践型教程）.北京:清华大学出版社.2009.3-20 [3]数字仿真与虚拟现实技术概述.https://www.wendangku.net/doc/1e213954.html,/showthread.php?t=3340700 [4]姜学智,李忠华．国内外虚拟现实技术的研究现状.辽宁工程技术大学学报.2004,23(2):238-240 [5]杨爱良等.反走样技术在计算机图形仿真中的运用.计算机仿真.2005,22(4):124-125
文献综述-三维虚拟校园的设计与实现
毕业设计（论文）文献综述 学院：机电工程系 专业：电子信息工程 年级： 指导教师： 学生姓名： 学号： 起止时间：
文献综述 引言： 虚拟漫游技术是虚拟现实技术的重要分支，在建筑、旅游、游戏、航空航天、医学等多种行业发展很快。虚拟校园可以提供三维虚拟环境，可支持对现实大学的资源管理、环境规划、学校发展和远程访问等，让人足不出户就能实现对该场景的漫游与交互，从而达到身临其境的主观感受。在本系统中，将运用3DSMAX技术设计一个虚拟的三维校园图书馆建筑。 1、课题背景 虚拟现实技术是指利用计算机建立的人工媒体空间，它是模拟的，但又是具有真实感的，通过多媒体传感交互设备使人进入一种虚拟的环境，并提供一种模拟现实的操作环境，利用计算机生成逼真的三维视觉、听觉、触觉的感观世界，使人们对所研究的对象和环境获得身临其境的感受，从而提高人类认知的广度和深度，拓宽人类认识客观世界的“认识空间”和“方法空间”，最终达到更本质地反映客观世界的实质[2]。虚拟现实技术有3个主要特征：交互性、沉浸性和想象性。 本课题介绍了三维虚拟校园建筑的建模方法以及它所实现的功能。 2、研究内容及目标 本文就是以浙江海洋学院图书馆的设计为研究对象，以浙江海洋学院为虚拟空间，以建立三维虚拟图书馆建筑为目的，探讨了建立立体式虚拟校园建筑的建模技术与数据表现方法。论文分析了虚拟现实技术中的三维建模技术的方法、特点，针对虚拟校园建筑中的建模方法进行了深入地探讨。针对校园建筑中出现的结构，特殊建筑，光线生成，天空环境的加入等实体的建模方法做了详细的分析，这些建模方法具有一定的针对性，符合事物自身的特点，对不同类型的事物具有很强的代表性，体现了虚拟现实建模技术的一些重要概念和方法。 系统要能表现较好的空间立体感，在形态、光照、质感等方面都十分逼真，使参与者能在构筑的栩栩如生的虚拟建筑场景中观察.体验。为了达到这一要求，在总体设计时必须遵守沉浸性，构想性，交互性，高效性，可扩展性以及灵活性原则。
[虚拟现实,系统]虚拟现实漫游系统的设计与实现
虚拟现实漫游系统的设计与实现 摘要：漫游系统的设计以西北民族大学大学生实践创新中心为研究对象，利用3DS MAX、Unity3D等软件，探讨了虚拟现实漫游系统的设计与实现过程以及设计过程中需要注意的一些技术上的关键问题。漫游系统的设计实现了交互、自寻路径、碰撞检测等功能，真实的还原了大学生实践创新中心场景。 关键词：漫游系统；三维建模；模型优化；游戏引擎 1 系统概述 虚拟现实漫游系统是利用三维建模软件3ds MAX、MAYA等加以游戏引擎如UDK、Unity3D 等的配合来实现在电脑中再现现实世界的技术。西北民族大学大学生实践创新中心的设计利用3ds max软件建立模型，Photoshop软件处理贴图，最后将模型导入unity3d中设计游戏引擎并发布。 2 数据采集 数据采集阶段是系统开发的基础，西北民族大学大学生实践创新中心漫游系统的数据采集包括CAD图纸的设计、建筑参数的测量、建筑实景照片的拍摄以及室内数据的收集等。 利用计算机辅助设计CAD导出的图纸，精确搭建西北民族大学大学生实践创新中心建筑模型，不仅使工作效率得到极大的提高，同时模型的精度也是非常高的。建筑的高度难以测量，利用微积分思想，通过数台阶的方式。这样只需测量每个台阶的高度，就能通过简单的计算得到建筑的高度。 3 模型建立 3.1建筑建模 漫游系统制作的第一步就是模型的建立，首先，利用已有的西北民族大学大学生实践创新中心CAD图纸（如图1），将其导入3Ds MAX软件，采用分层导出的方法进行外场景建筑的制作。 3.2室内建模 室内建模对于还原场景十分重要，直接关系到后期用户界面的体验效果。模型精确程度关系到后期纹理贴图，模型不能过于简单，因为如果模型过于简单，模型就会显得粗糙，导致很多细节都不能表现出来，模型容易失真。但是如果物体的每一个面都用三维模型的面来模拟，又容易产生大量的三角面，增加了每一次的渲染时间。 3.3 建模流程和模型优化 3.3.1 三维建模流程
网络三维虚拟校园仿真平台构建
Computer Science and Application 计算机科学与应用, 2018, 8(1), 114-122 Published Online January 2018 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/1e213954.html,/journal/csa https://https://www.wendangku.net/doc/1e213954.html,/10.12677/csa.2018.81015 Construction of Web 3D Virtual Campus Simulation Platform Dabei Zhou1, Lian Duan1,2*, Meihua Huang1, Meiqi Feng1 1School of Geography and Planning, Guangxi Teachers Education University, Nanning Guangxi 2The Key Laboratory of the Ministry of Education of the Beibu Gulf Environment Evolution and Resources Utilization, Guangxi Teachers Education University, Nanning Guangxi Received: Jan. 6th, 2018; accepted: Jan. 23rd, 2018; published: Jan. 30th, 2018 Abstract Based on the technologies such as 3D visualization, computer network and so on, the establish-ment and publishment of campus indoor and outdoor integration 3D virtual simulation platform have been achieved. Through the 2D campus plan of the Guangxi Teachers Education University, combined with remote sensing image data, 3D scene is modeled according to the real campus scene layout. Campus 3D scene construction, based on CGA (Computer Generated Architecture) rule language of City Engine, has achieved the rapid generation of building models and automatic texture mapping, as well as the rapid construction of indoor scenes and pedestrians, cars, dynamic water, landmark buildings and other special models. At the same time, the multi-source spa-tio-temporal data such as camera and campus management system are connected into 3D campus platform so that the display and inquiry of the attribute information of teaching buildings and se-curity multimedia information can be achieved. In addition, the campus can be displayed in dif-ferent directions through functions such as automatic roaming. Keywords GIS, 3D Modeling, Virtual Campus, CityEngine 网络三维虚拟校园仿真平台构建 周大北1，段炼1,2*，黄梅花1，冯美琪1 1广西师范学院，地理科学与规划学院，广西南宁 2广西师范学院，北部湾环境演变与资源利用教育部重点实验室，广西南宁 收稿日期：2018年1月6日；录用日期：2018年1月23日；发布日期：2018年1月30日 *通讯作者。
三维虚拟校园的漫游系统实现
2015.09 主要通过VR-Platform 平台编辑器中对已建立的校园模型交互功能实时设置，同时进行系统优化及设置、编译、发布等系统生成。交互功能设置是通过虚拟相机生成、光照、云彩效果生成、消隐、碰撞检测功能，为校园模型增加场景的逼真度；经过系统优化工作以提高系统交互感，最后对系统添加背景音乐、编译测试、发布运行。 1场景合成导入 首先运用3DS Max 软件进行场景合成，然后将场景导入 到VR-Platform 平台中，通过VRP 平台进行交互处理后，最终生成三维虚拟校园漫游系统。 2交互功能设置 运用VR-Platform 平台编辑器可实现场景模型的交互处 理，包括虚拟相机生成、场景真实化处理、优化处理以及设置背景音乐等。 2.1虚拟相机生成 在三维虚拟校园系统中漫游，其实质是以某一点为基础 点进行观看游览，随着基础点的移动而变换场景，因此在系统开发时需要生成虚拟相机，用以模拟用户在虚拟校园中漫游的视角。 VRP-BUILDER 中内置了多种样式的相机，开发者可以自 由选择，如定点观察相机、行走相机、飞行相机等。其中：定点相机主要用于拍摄虚拟场景；行走相机主要用于模拟人的第一视角进行漫游交互，开发者可自主选择观看位置和观看角度，视线可实现360度调整，可提高虚拟校园的交互性和逼真度，因此行走相机对系统交互性的影响最大；动画相机用于创建自由漫游的路径，并可按此路径进行游览；飞行相机则是通过创建一个较高的视点，实现用户在高空俯瞰校园虚拟场。灵活运用以上多种虚拟相机，系统开发者可设计出不同模式、不同视角的用户自主控制漫游路径。 2．2光照效果 在3DS Max 中，可使用天空盒模型生成辽阔的天空场景， 但实现天空场景的逼真感，还需要有云朵、光照等与真实校园上的天空相似的景观和气候，其中光照就是必不可少的模块。在VR-Platform 平台中，生成光照对象后调整光线方向，使其投射去向和场景投影方向相同。同时还可进一步添加光晕效果，选择合适的光晕加入到虚拟校园系统中，调整其高 度和角度参数，使其与光照方向相吻合，结合天空盒中的光线方向，即可生成美丽的光圈。 2．3云彩效果 云彩是实现虚拟校园系统逼真性不可缺少的道具之一。 为实现更加逼真的云彩效果，建议在天空中对云彩效果进行随机布置，并设置好云彩的浓淡效果，从蓝天到白云应有一个由淡转浓的渐变过程，才可实现云彩效果的逼真性。 2．4消隐 各种三维模型绘制的先后顺序不一样，在整个虚拟场景 中，经常会出现某些模型的一部分被其他部分遮盖住的情况。用户漫游虚拟校园时，随着视点和视角的变化，有些场景对用户来说是不可见的，不可见的场景是随着视点和视角的变化而变化的。为实现这种变化，使三维场景的立体观感更强烈，应对不可见的场景进行隐藏，即进行图形的消隐处理，经过消隐处理的图像视觉观感更为真实。 2．5碰撞检测 真实世界中，人体是无法穿过固态物体的；而在虚拟校 园系统中，大部分的模型为三维模型，这些三维模型在用户的视点发生变化时，可能会出现视点和物体交接穿越的现象。为了更加真实地模拟校园，需要对这类碰撞进行检测。碰撞检测可判定视点与模型之间是否会发生碰撞，增强虚拟系统的交互感与真实感，从而让用户产生身临其境的逼真感。因此，一个逼真的虚拟系统需要高效的碰撞检测算法。 内置物理引擎系统的碰撞检测算法具有非常高的效率是 VR-Platform 平台的显著优势之一，VR-Platform 平台在进行物 理模拟之前，先重组三维场景中所有模型的片和面，使其格式最优化并进行存储，后续的模拟将不需要进行再次计算。为排除碰撞检测时可能出现的计算冗余，在碰撞检测前，VR- Platform 平台会进行多次过滤，包括场景过滤、碰撞组过滤、 包围盒过滤以及动、静物体过滤。 3系统优化 在信息收集和模块建模之后需要对模型进行优化，以确 保虚拟校园系统不仅可以保证良好的沉浸感、交互性和仿真感，还能高效、快速和流畅地运行，这种优化需要在整个项 三维虚拟校园的漫游系统实现 徐飞 （安徽理工学校，安徽安庆246002） 摘 要：虚拟校园系统是虚拟现实技术在教育领域的一个重要应用，可服务于学校的宣传展示、资源管理、规划设 计、远程访问等，也是校园管理信息化的一个重要应用，对学校的数字化管理具有较重要的积极影响。 关键词：三维虚拟校园漫游系统；虚拟现实；VR-Platform 平台；碰撞检测；交互功能；漫游功能 收稿日期： 2015-01-12 91 DOI:10.16184/https://www.wendangku.net/doc/1e213954.html,prg.2015.09.040