VRML虚拟校园漫游与交互技术
校园内场景的虚拟漫游技术研究的开题报告
校园内场景的虚拟漫游技术研究的开题报告一、论题背景校园内场景的虚拟漫游是一种基于虚拟现实技术的应用，通过利用计算机图形学、计算机视觉、传感技术等，将校园场景数字化并进行虚拟化处理，让用户可以自由浏览、探索校园内部的环境、建筑、景观等。
这种技术有着显著的优势和应用前景，可以为校园内部的教学及管理等提供很大的帮助。
二、研究目的本项目旨在通过校园内场景的虚拟漫游技术，来实现以下目标：1.呈现真实的校园环境：该技术可以通过虚拟化处理，展现最真实的校园环境，用户可以通过虚拟场景来了解校园的各个方面，如建筑设计，景观美化等。
2.提高校园内部的管理效率：该技术可以通过构建虚拟校园应用场景来实现校园内部的管理，例如：校园内电子地图，让学生、员工能够快速找到目的地，数字化的图书馆、教室环境等等。
3.促进校园文化的传承：该技术能够创造校园虚拟文化场所，让学生、老师以更加轻松的方式体验校园文化，从而促进校园文化的传承。
三、研究内容及方法1.研究内容（1）校园内场景的数字化建模技术对校园内建筑、景观等进行数字化处理，构建真实且保留细节的三维模型。
（2）虚拟交互技术发挥虚拟漫游的体验优势，对用户进行引导，实现交互、操作等。
（3）网络应用技术构建校园内部数字化应用，实现线上服务，如学生信息查询、校园地图功能等。
2.研究方法（1）实地采样和调查对校园内部进行调查和实地采样，收集需要进行数字化建模的信息。
（2）数据处理将收集到的数据进行处理，产生校园内部的三维建模数据。
（3）系统设计开发校园内部数字化应用系统，实现校园内部数字化服务的应用。
四、研究预期成果1.完整的校园虚拟场所通过数字化建模，将校园内部的建筑、场景用三维模型呈现。
2.数字化应用服务构建校园内部数字化应用，提供校园服务，如学生信息查询、地图功能等。
3.用户体验提供良好的用户体验，让用户可以快速找到自己感兴趣的内容，更好的了解校园内部环境。
五、结论利用虚拟漫游技术进行校园内场景的虚拟漫游的应用，可以为校园内部的教学、管理、文化传播等带来很大的好处。
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：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 (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。
VR校园漫游系统的设计与实现
VR校园漫游系统的设计与实现VR校园漫游系统的设计与实现随着虚拟现实（VR）技术的发展和应用，其在教育领域的重要性逐渐凸显。
VR技术可以为学生提供沉浸式的学习体验，尤其是在校园漫游系统的设计与实现方面。
本文将从需求分析、系统设计、功能实现和应用案例等方面，探讨如何设计与实现一款VR校园漫游系统。
一、需求分析1.1 教育背景VR校园漫游系统是基于虚拟现实技术实现的校园导览系统。
当今，越来越多的学校具备校园漫游的需求，以提升学生的校园导览体验和教育效果。
1.2 功能需求（1）虚拟地图：系统应提供校园的虚拟地图，标注教学楼、图书馆、实验室等主要场所，并提供导航和定位功能。
（2）教育资源：系统应整合丰富的校园教育资源，如教学视频、讲座录像、实验室模拟等。
（3）交互功能：系统应具备学生与场景进行交互的功能，如能够触摸物体、查看详细信息等。
（4）多媒体展示：系统应支持多媒体的展示，如图片、音频、视频等，以丰富学生的感官体验。
二、系统设计2.1 架构设计VR校园漫游系统的架构设计应包括前端和后端两部分。
前端负责展示虚拟场景和交互功能，后端负责处理用户请求和数据存储。
2.2 前端设计前端设计主要包括用户界面设计和虚拟场景设计。
用户界面设计应简洁明了，便于用户操作。
虚拟场景设计则应根据实际校园环境进行模拟，力求真实感。
2.3 后端设计后端设计包括数据管理和交互功能实现。
数据管理负责存储校园地图、教育资源和用户数据等，交互功能实现则包括导航、定位、触摸等功能。
三、功能实现3.1 地图实现在系统中，应建立一个虚拟地图，准确标注校园重要场所，并提供用户导航和定位的功能。
同时，应考虑地图的可扩展性，以便未来校园发展时能够及时更新。
3.2 教育资源整合系统应整合校园的教育资源，例如教学视频、讲座录像、实验室模拟等。
用户可以通过系统观看相关视频、参与虚拟实验等，提升学习效果。
3.3 交互功能实现系统应提供学生与虚拟场景进行交互的功能。
基于VRML的三维虚拟校园漫游系统研究
现代计算机（总第二六三期）ＭＯＤＥＲＮＣＯＭＰＵＴＥＲ２００７．７＊资金项目：福建省教育厅自然科学基金资助计划项目收稿日期：２００７－０６－１３修稿日期：２００７－０７－０３作者简介：曲巨宝（１９６３－），男，吉林乾安人，副教授，硕士，研究方向为网络技术与数据存储０引言虚拟现实生成的逼真三维视觉、听觉、触觉、嗅觉等虚拟感觉世界，通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ直接作用于用户，使之产生身临其境的效果，尤其是与其中的物体进行实时交互后，使人产生与计算机融为一体的真实感。
为大学在网络上建立三维虚拟校园，对于宣传大学形象和校园文化无疑是非常重要的，也是普通网页所无法比拟的。
１ＶＲＭＬ的核心技术和体系结构虚拟现实建模语言（ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙＭｏｄｅｌｉｎｇＬａｎｇｕａｇｅ，简称ＶＲＭＬ）可以描述三维物体及其行为，并把它放入虚拟的三维环境中，构建虚拟境界，因此又称灵境技术，它是以虚拟现实为特征的３ＤＷｅｂ技术的核心，集成文本、图像、音响、ＭＰＥＧ影像等多种媒体类型，并可以内嵌用Ｊａｖａ、ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ等语言编写的程序代码。
目前，基于Ｗｅｂ的虚拟漫游环境一般使用ＶＲＭＬ语言，采用面向对象的描述方法，通过对象的层次结构、封装、重用、消息（事件）传递以及超链接来实现。
２三维场景建模与集成虚拟场景建模是整个三维场景漫游系统的基础，模型的好坏，直接影响运行的效果和场景的逼真度。
过多的模型细节会严重降低模拟的效率，在建模过程中，往往要在模型的细节度和复杂性之间寻求平衡，必要时用纹理代替模型细节。
完全用ＶＲＭＬ语言建立复杂的三维模型既烦琐又不直观。
而使用３ＤＳＭＡＸ强大的三维建模功能，刚好可以弥补ＶＲＭＬ这方面的不足。
虚拟校园场景的开发主要分为两个阶段：第一阶段是针对校园内各个地上物体分别单独建模；第二阶段则是把所有已建模好的建筑物集成到虚拟环境中。
２．１建筑物模型设计对于外形简单、形状规则的建筑物可以采用贴图法建模。
基于VRML的三维虚拟校园漫游系统的研究
Ｖ ＭＬ ｓ ｎ ｓ ｒ ｔｅ ｒｗｓ ｎｔｅ ｅ ａ ｉ ｆ ｂｅｔ ｃ ｎ ｏ， ｅｔ ｈ ｉ ｅ ｒｌ ｅ ｅ ｅ ｄ ｌ ｇ ｅ ｔ ｅｍ ｐ ｉ ， ｄ Ｒ ｃ ｅ ｃ ｏ ｅ ｏ ｈ ｖｏ ｏ ｊｃ ｏ ｔ ｌ ｃ ｑ ｓ ｅ ｔ ３Ｄ ｓ ｎ ｅ ｎ ， ｘ ｒ ａ ｐｎ ａ ｅ ａ ｂ ｈ ｒ ｈ ｂ ｒ ｏ ｓ ｒ ｔ ｅｎ ｕ ａ ｄ ｈ ｃ ｍｏ ｉ ｔ ｕ ｇｎ
ｄ ｖ ｌｐｍｅ ｔｔｃ ｎｏｏｇ ，ｏｌｅ３ｄｖ ｒｕ ｌｃ ｍｐｕ ｃ ｎ ｓｅ ｔｔ ｍ ｏ ｌｎ ｔ ｏ ，ｅｅｍ ｉ ｈ ｅ ｅｏ ｎ ｅ ｈ ｌ ｙｓ ｖ ｉｔ ａ ａ ｓ ｓ ｅ ｅ ｎｉ ｙ ｄｅｉｇ ｍｅ ｄｄ ｔｒ ｎｅｔｅ ＶＲＭ Ｌ ｐ ｒｅ ｔｏ ａ ｄ ＣＯＲＴＯＮＡ ｈ ｅ ｃ ｐｒ ｎ ｎ
支 持高级 查找 、使用 书签 、分色 显示 、 自动侦 错等 编辑 功能 ；支 持 多步取 消和重 复操 作：采 用树 形结构 显示场 景构 造 ；支持在 浏 览 器中对 场景浏 览 ；有 功能 强大 的软件 发布 向导。 三 、虚拟校 园漫游 系统建 设的意 义 虚拟校 园 的建设 必将推 动虚拟城 市 的建 设，为 整个城 市 的信 息数 字化 打下 良好的根 基 。数字城 市 的建设也 促进 人们 开始着 手
一
、
引 言
虚拟 现实 （ ｉｔａ ｅ ｌｔ ，简称Ｖ ）技 术又称 为 “ ｖ ｒｕ ｌｒａ ｉｙ Ｒ 灵境 ” 技 术 ，它 是综合 了计 算机 图形学 、计算 机仿 真、传 感器 技术 、显 示 技术等 多种 高科技 的最新 成果 ，使人 和计算 机很 好地 “ 为一 融 体 ”，给 人以 “ 身临其 境 ”的感觉 。… 二 、ＶＭ 建模 技术 ＲＬ Ｖ Ｍ （ ｉｔａ ｅ ｌｔ ｏｅ ｉｇＬｎ ｕｇ ）即虚 拟现 实建 ＩＬ ｖｒｕ ｌＲａ ｉｙＭ ｄ ｌｎ ａｇ ａｅ Ｌ 模 语言可 以描述 三维 物体及 其行 为，并 把它放 入虚 拟的三 维环 境 中，构建虚 拟境 界．ＶＭ 与ＨＭ 一样 ，均为Ａ Ｃ Ｉ ＲＬ ＴＬ ＳＩ 文本格 式的描 述
基于Unity3D的虚拟校园漫游
基于Unity3D的虚拟校园漫游1. 虚拟校园漫游的背景和意义虚拟校园漫游是指利用虚拟现实技术，通过在计算机中构建一个真实的校园环境，使用户能够在虚拟空间中自由漫游，体验校园的各种设施和场景。
这种技术的出现不仅为学生提供了一个全新的学习和交流平台，还能够为学校提供更好的宣传和推广渠道。
基于Unity3D引擎开发的虚拟校园漫游项目具有广泛应用前景。
2. Unity3D引擎在虚拟校园漫游中的应用Unity3D是一款跨平台开发引擎，具有强大的图形渲染能力和物理模拟功能。
在虚拟校园漫游项目中，Unity3D可以帮助开发者快速构建真实感强、交互性好、性能优秀的场景。
通过使用Unity3D引擎，可以轻松实现对场景中各种物体、人物、光照等元素进行模型建立、贴图、动画等操作。
3. 虚拟校园漫游项目开发流程（1）需求分析：根据学校的实际情况和目标群体的需求，确定虚拟校园漫游项目的功能和特点。
（2）场景设计：通过Unity3D引擎，设计出一个真实且具有吸引力的校园场景，包括教学楼、图书馆、体育馆等各种设施。
（3）模型建立：使用Unity3D的建模工具，将实际校园中的各种物体进行建模，并进行贴图和材质设定。
（4）动画设计：通过Unity3D引擎中的动画编辑器，为人物和物体添加动画效果，使漫游过程更加生动。
（5）交互功能开发：使用Unity3D中提供的脚本编程功能，为虚拟校园添加交互功能，如点击教室门可以进入教室等。
（6）测试与优化：对开发完成后的虚拟校园进行测试，并对性能进行优化。
4. 虚拟校园漫游项目在教育领域中的应用虚拟校园漫游项目在教育领域中具有广泛应用前景。
首先，在学生入学前可以通过虚拟漫游了解学校环境、设施和特色，帮助学生更好地选择学校。
其次，虚拟校园漫游可以为学生提供一个更加直观、生动的学习环境，帮助他们更好地理解和掌握知识。
再次，在虚拟校园中可以开设各种在线课程和考试，方便学生进行远程学习和评估。
最后，虚拟校园漫游还可以为学校提供一个更好的宣传和推广渠道，吸引更多的优质生源。
应用VRML实现虚拟校园漫游系统
摘 要 ：以 北 京 工 商 大 学 良 乡校 区 为 示例 ， 绍 了如 何 实现 网上 在线 浏 览虚 拟 校 园． 系统 采 用 介
Ｍｕｔ ｎ建 模 工具 建 模 ， ｌＧｅ ｉ 实现 了从 Ｍｕｔ ｎ的 Ｏｐ ｎ Ｆｉｈ ｌＧｅ ｉ ｅ ｌ ｔ格 式 到 ＶＲ ｇ ＭＬ格 式 的模 型 格 式 转
换， 实现 了 ＶＲＭＬ虚拟 空 间和 外部数 据通 信 ， 论 了如何 提 高漫游 的速 度 和实时性 问题． 讨 关键 词 ： ＭＬ；Ｊ ＶＲ ＡＶＡ；虚拟现 实 ； 布 式虚拟 环境 分 中 图分类 号 ： ３ ２ ＴＰ １ 文献 标识码 ： Ａ 整个 系统 的实 时 交互性 漫游 ．
陈
谊 （ ９３ ， ， １ ６ 一）女 北京 人， 教授 ， 从事虚拟现实与仿真 技术方 向的研究．
者 更 方便 地 对模 型 进 行优 化 ， 以建 立 基于 最 少 多边
个 虚拟 现 实系 统和 如何 实现 在该 系统 中进 行 实时
性 和 交互 性 的漫 游．这 个 系统 的设计 和 实现 分 为以 下 几 步 ： 先 用 Ｍｕｔ ｎ Ｃ ｅｔｒ建 立 模 型 ， 后 首 ｌＧｅ ｒａｏ ｉ 然 将 Ｍｕｔ ｎ 的 Ｏｐ ｎ Ｆｉｈ ｌＧｅ ｉ ｅ ｌ ｔ文 件 格 式 转 换 成 ｇ
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三 维 环境 中．ＶＲＭＩ 因其 网上 浏 览 、 易于 编 写和 修
改 等特 点 ， 因而得 到 了广泛 的应 用． 目前 ，Ｅ Ｉ ６版 本 或 更高 版本 的浏 览器 都集 成 了 ＶＲＭＬ解 释 器 ， 在 但
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现 实建模 语 言 ） 以虚 拟 现 实 为 特 征 的 ３ ｂ技 是 Ｄ Ｗｅ 术 的核 心 ， 可 以描 述 一 个场 景并 把 它放 入 虚 拟 的 它
小议基于VRML 的3D 虚拟校园设计
小议基于VRML 的3D 虚拟校园设计1 引言虚拟现实(Virtual Reality) 是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，它利用计算机模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，使用者如同身临其境一般，可以及时、没有限制地观察三维空间内的事物。
虚拟校园漫游是虚拟现实在教育领域的一个应用。
是利用虚拟现实技术和计算机图形学等技术，实现对校园场景的仿真再现，对校园进行交互式的浏览。
虚拟校园漫游系统是数字校园建设的一个不可缺少的组成部分。
VRML(Virtual Reality Modeling Language，虚拟现实建模语言)是一种基于web面向对象的三维造型语言，是构建虚拟漫游系统的有力工具。
VRML用ASCII文件来描述三维模型及渲染信息和动画过程，而将真正的生成工作放在本地实现。
目前VRML2.0已经成为国际标准。
本文基于VRML实现了一种可交互的动态数字虚拟校园漫游系统。
本文对三维建模、渲染的过程、实现动态与互动以及为了提高在Web中传输速度对VRML文件的优化进行了研究。
2 VRML 与三维建模VRML是面向web 3D的核心技术，VRMLPAD是编辑VRML的主用工具之一，可以进行简单的三维建模。
而对于复杂的三维场景，可以利用可视化三维建模工具生成VRML。
下面对于VRML和建模工具进行分析。
2.1 VRMLVRML 是一种建立在Internet 上的交互式三维多媒体的建模语言，它具有分布式、三维、交互性、多媒体集成、境界逼真等特征，被称为第二代Web 语言。
VRML 通过节点进行三维描述，任何对象都用节点表示，可以通过标准形状节点和高级形状节点，创造虚拟环境中的静态虚拟对象；通过各种动态造型节点和时间传感器节点，实现动态建模；通过传感器节点和视点控制，使系统能与用户交互。
2.2 利用可视化三维建模工具生成VRML目前常见的三维建模工具有3DS MAX，Sketch Up等，本文采用了3DS MAX。
基于虚拟现实技术的校园虚拟漫游
想 。也常被称为视景仿真 、三维互动 、虚拟漫游等 。该技术 由 于３ Ｄ可视化技术 、游戏 、虚拟现实引擎等相关软件的成熟而
有 了迅 猛 的 发 展 。虚 拟 现 实 技 术从 最 初 的 单一 行 业 的 应 用不 断
扩大到各行各业 ，目前已广泛应用到校园数字化建设中 。校园 的数字化工程建设 、构建信息化校园 、校 园规划建设和校园远 程教育等方面就需要以虚拟现实系统为依托 。校园虚拟漫游系 统 因此孕育而生 ， 这一技术融合了三维动画技术 、 多媒体技术 、
３ １万 一 ６ ０万 ◇
可实现度
可替代度
．
ｌ ｉ ｎ ｋ
郝 梦岩
青 岛 工 学 院 郝梦岩 （１ ９ ８ ６ 虚 拟 现 实
ห้องสมุดไป่ตู้
影响力
真 实度
行业关联度
，
本课题将通过虚拟现实技术 建立校园虚拟 漫游平台 ，主要探讨校 园虚拟漫游平台系统的设计与开发 ，结合 青岛工学院校 园建设 ，研究
校 园虚 拟漫 游平 台 的设计 与 实现
数 据 采 集
数据 采集 ：校园规划 图和建筑施工 图纸 ，根据 图纸测量 出建筑物 的物 理数据 ，绘 制校园平面 图 ，为三维场景 的搭建 提 供基础数据 ；包括教学 楼 、图书馆 、宿 舍楼等场景 的贴图 和材质 ，校园绿化 、校 园周边场景 、建筑物材质贴图等 。
模。 （ ３）图像处 理 ，搜集的图片经 Ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｓ ｈ ｏ ｐ处理 ，作为
场景 的材 质 和贴 图 。 （ ４）交 互 系 统 设 定 ，使 用 Ｕｎ ｉ ｔ ｙ ３ ｄ 、
ＶＲＰ、Ｕｎ ｒ ｅ ａ ｌ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ等游戏或虚拟现实 引擎 进行场景的交
三维动画设计与制作：综合项目——校园虚拟漫游
实现了对校园场景的全方位展示，包括建筑物、景观、设施等。
综合运用了三维建模、虚拟现实、计算机图形学等技术，实现了较高的真实感和交互性。
提供了漫游、放大、缩小、旋转等交互功能，方便用户进行自主游览。
项目不足与改进方向
在某些细节方面，如建筑物的纹理、光影效果等方面还有待进一步完善。
校园虚拟漫游项目的目标是实现校园环境的真实还原和模拟，提供身临其境的沉浸式体验，同时为学生提供便捷的校园信息查询和服务，加强校园信息化建设。
校园虚拟漫游的意义在于推进校园数字化建设，提高学校治理水平和服务质量，同时为学生提供更加便捷、高效、安全的学习和生活环境，促进学生的全面发展。
项目的目标和意义
什么是虚拟漫游
校园是学生学习和生活的核心场所，具有较高的使用频率和关注度，因此校园虚拟漫游具有较好的应用前景和推广价值。
通过校园虚拟漫游，学生可以在虚拟环境中游览校园，熟悉校园环境、建筑和设施，更好地了解自己的学习和生活环境；同时也可以进行校园规划和管理，提高校园的宜居性和治理水平。
为什么选择校园虚拟漫游
三维角色设计与制作
角色设计
使用三维建模软件建立角色的三维模型，并添加相应的纹理贴图和装备元素。
角色建模
将建立好的三维角色模型进行骨骼绑定和动画设计，以便进行角色的运动和行为模拟。
角色绑定与动画
03
动画设计与制作
镜头运动路径规划
规划镜头的运动路径，包括平移、旋转、推拉等，使镜头能够流畅地展示校园风光。
图像处理软件
使用Photoshop、Illustrator等软件进行图像处理和美化，调整场景颜色、添加背景等。
特效制作软件
虚拟校园漫游系统的创新设计与实现
虚拟校园漫游系统的创新设计与实现本文在研究虚拟现实（VRML）等相关技术的基础上，以山东协和学院的校园为背景，开发了一套基于3D MAX的虚拟校园漫游系统。
首先，根據实际情况对本校园漫游系统进行了充分的需求分析，制定出了总体设计方案和功能需求，然后利用3DS MAX软件对本校园场景中的对象进行建模，利用VRPlatform 软件完成对建模的渲染，最后通过网页界面实现人与场景中对象的交互功能。
该系统实现了对山东协和学院详细生动的展示，以便于招生工作中对学校的宣传。
标签：虚拟现实技术；校园漫游；展示一、研究背景虚拟现实技术的研究最早在美国兴起。
当时主要应用在美国军方对飞行驾驶员与宇航员的模拟训练。
最早研究虚拟现实技术的大学是美国的北卡罗来纳大学，主要研究模拟手术、模拟建筑、模拟航空驾驶等。
Brooks教授带领其小组成功研究制造了第一个虚拟建筑物的漫游系统。
而目前我国大多数学校已经建立了自己的网站平台，学生可以通过平台了解学校的一些基本信息，但都是些二维信息，如果能构建一个三维虚拟校园漫游系统，将可以真实地再现学校的设施设备和校园风貌，能让更多用户通过网络平台直观全面地了解学校，还能让新生能借助校园虚拟系统尽快熟悉学校环境，掌握学校更多其他信息，这必将对学校招生、宣传以及提升学校形象等方面工作起到重要的推动作用。
二、系统的功能需求分析和设计目标虚拟校园漫游系统实现对原有的资源平台的有效整合，在虚拟校园漫游系统中可实现学校校园导航、校容校貌展示、校园信息化管理、二维地图的导航功能、后台三维模型添加删除等功能，实现统一平台的管理。
同时，为了整合原有的图书馆平台和教学资源平台以及学校办公平台等，提供连接的接口，根据一定的权限和业务规则实现数据统一分类管理，是学校信息化建设，实行信息化管理的先进、有效的资源平台。
虚拟校园漫游系统设计的最终目标，一是保证用户使用方便；二是效果逼真，让用户获得更加真实的体验。
系统可使用浏览器访问，只须借助鼠标键盘就可实现在虚拟校园内漫游，十分方便。
基于VR技术的虚拟校园漫游系统设计与关键技术研究
基于VR技术的虚拟校园漫游系统设计与关键技术研究【摘要】本文主要介绍了基于VR技术的虚拟校园漫游系统设计与关键技术研究。
在分析了研究背景、研究意义和研究目的。
在正文中，详细阐述了虚拟校园漫游系统的概述，VR技术在虚拟校园中的应用，系统设计与功能实现，关键技术研究以及系统实施与评估。
最后在总结了研究成果，展望了未来发展，并提出了技术应用推广的建议。
通过本文研究，可以为虚拟校园的建设提供重要参考，提升校园教育和管理水平，促进教育信息化进程。
【关键词】虚拟校园漫游系统、VR技术、系统设计、功能实现、关键技术、系统实施、评估、研究成果、未来展望、技术应用推广、研究背景、研究意义、研究目的。
1. 引言1.1 研究背景随着科技的不断发展，虚拟现实（VR）技术在教育领域中得到了广泛的应用。
虚拟校园漫游系统作为其中一种典型应用，为学生提供了一种全新的学习体验，可以帮助他们更直观地了解学校的布局、设施和资源。
传统的校园导览方式通常是通过地图或文字介绍，存在信息不够直观、交互性不强等问题。
而基于VR技术的虚拟校园漫游系统可以通过沉浸式的虚拟环境，让用户身临其境地感受校园的实际情况，有助于加深学生对校园的了解和归属感。
设计和研究一套基于VR技术的虚拟校园漫游系统具有重要的现实意义和实际价值。
通过此系统的建设，可以提升学生的学习体验和校园导览效果，为学生提供更便捷、直观的服务，同时也为学校的数字化建设和教育教学改革提供借鉴和参考。
1.2 研究意义虚拟校园漫游系统是一种基于虚拟现实技术的校园体验平台，可以让用户通过虚拟现实设备在虚拟校园中进行漫游和体验。
这种系统的出现不仅可以增强学校的数字化化程度，提升校园的科技感，更可以为学生和教职员工提供一个更加便捷、直观、真实的校园体验。
通过虚拟校园漫游系统，用户可以在不同时间、不同地点，甚至在无法亲临校园的情况下依然能够感受到校园的氛围，了解到学校的教学设施、校园环境和文化氛围。
基于Unity3D的虚拟校园漫游系统
基于Unity3D的虚拟校园漫游系统虚拟校园漫游系统是一种基于Unity3D技术的虚拟现实系统，它可以为用户提供一个仿真的校园环境，让用户可以在虚拟世界中自由漫游，探索校园各个角落，感受校园的美丽风景和丰富文化。
本文将介绍基于Unity3D的虚拟校园漫游系统的设计原理、技术特点和应用价值，并探讨它在教育、旅游等领域的潜在应用前景。
一、虚拟校园漫游系统的设计原理虚拟校园漫游系统的设计原理主要是通过Unity3D引擎创建一个真实的虚拟校园环境。
通过摄像机拍摄校园各个景点的照片和视频，并进行三维建模，将校园各个建筑物、道路、景观等元素进行数字化处理，然后将这些元素导入Unity3D引擎中进行组合和布局，加上适当的光照、材质、动画等效果，最终呈现出一个栩栩如生的虚拟校园环境。
通过VR头盔或者平板电脑等设备，用户可以沉浸在这个虚拟环境中，自由走动、观赏和交互。
1. Unity3D引擎技术的支持虚拟校园漫游系统的核心技术是基于Unity3D引擎进行开发的。
Unity3D是一款跨平台的游戏开发引擎，具有强大的3D渲染和物理模拟能力，可以实现高度真实感的虚拟环境呈现。
Unity3D支持多种操作系统和设备，可以让用户在PC、移动设备、VR设备上进行体验。
2. 多媒体技术的融合虚拟校园漫游系统还融合了多媒体技术，包括图像处理、视频处理、三维建模、动画制作等，用于创造出高度仿真的虚拟校园环境。
用户可以在虚拟环境中看到真实的校园景观、听到自然的声音、体验到真实的空间氛围，极大地加强了虚拟体验的真实感和沉浸感。
3. 交互设计和用户体验虚拟校园漫游系统在设计上注重用户的交互体验，通过手柄、触屏等设备，用户可以在虚拟校园中自由移动、进行观赏、互动和学习。
同时系统还支持多人在线互动，让用户可以和其他用户一起在虚拟校园中交流、合作、玩耍。
1. 教育领域虚拟校园漫游系统可以在教育领域中得到广泛应用。
学生可以通过该系统在虚拟校园中进行实地考察，了解校园的地理环境、建筑风格、校园文化等，从而增强对学校的归属感和认同感。
基于VRML的虚拟校园漫游系统的设计
第22卷第2期2010年6月河南工程学院学报(自然科学版)JOURNAL OF HE NAN I N STI T UTE OF E NGI N EER I N G Vol 122,No 12Jun .2010基于VRML 的虚拟校园漫游系统的设计刘占伟1,卢 静2(1.河南工程学院数理科学系,河南郑州451191;2.河南工程学院计算机科学与工程系,河南郑州451191)摘 要:运用三维建模技术,同时借助Java 与VR ML 强大的交互性,设计了河南工程学院虚拟校园漫游系统.该系统采用三层体系结构,实现了三维漫游、二维导航、数据查询和交互控制等功能.为了实现该系统,重点进行了三维场景建模和交互功能的设计,并给出了实现的具体方法.关键词:三维建模;VR ML;虚拟校园;三维漫游中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1674-330X (2010)02-0056-04收稿日期:2009-08-12作者简介:刘占伟(1979-),男,河南宁陵人,助教,硕士,主要从事智能决策、虚拟现实和地理信息系统研究. 随着计算机网络技术和虚拟现实技术的发展,许多高校建立了基于VR ML (V irtual Reality Model 2ing Language,虚拟现实建模语言)的网络虚拟校园系统,把教学楼、重点实验室、图书馆等教学设施通过三维图形生动地展现出来.用户仅需要通过电脑和网络,安装必要的插件,就能身临其境地感受真实场景的校园.以河南工程学院为例,学院分多个校区办学,校内滨湖公园、休闲景观、绿化带与教学建筑交相辉映.因此,采用虚拟建模技术,建立学院虚拟校园漫游系统,对于展示校园文化和扩大学院知名度具有重要的意义.建立基于VR ML 的虚拟校园,需要考虑真实感、绘制速度和交互方式等重要因素.通常VRML 文件较大,难以达到平滑的运行效果,实时浏览较慢;在交互方式上限于VR ML 插件提供的功能,用户在漫游过程中可能由于不清楚当前所在的位置,所以难以获得当前视点所在场景的信息.因此,本文在场景建模时主要实现生成文件量较小的三维模型,模拟场景的真实感;在交互控制中,运用Java 和VRML 实现信息查询和视点跟踪,增强用户与虚拟场景的交互.1 虚拟现实建模语言VRMLVR ML 是一种建立在I nternet 上的交互式三维多媒体的建模语言,它具有分布式、三维、交互性、多媒体集成、境界逼真等特征,被称为第二代W eb 语言[1].VR ML 文件是虚拟现实的文本性描述文件,可由任一文本编辑器编写,例如vr m l pad .该文件以扩展名1wrl 的格式进行保存.一个VR ML 文件包括了一些主要的功能部件:文件头、场景图、原型和事件路由等.它的解释、执行和显示一般由专门的浏览器来完成,通过浏览器对VRML 进行处理后,以声音和图像的形式展现出来,即所谓的“虚拟世界”.用户除了可以在“虚拟世界”中漫游外,浏览器还允许用户通过场景图层次中的感知器节点与虚拟世界进行交互[2].交互性是VR ML 2.0最大的改进[3],它支持Java 、脚本语言,从而可以产生全新的交互式应用.VR ML 2.0也支持外部编程接口(EA I ),它是一种介于VRML 世界与外部环境的创作接口,通过该接口,用户可以访问当前运行的VRML 世界,控制VRML 世界内部的场景[4],可以通过创建Java 小程序,与相应的VRML 场景一起嵌入到W eb 页面中实现相互通信,访问和控制VRML第2期刘占伟,等:基于VR ML 的虚拟校园漫游系统的设计场景中的节点,实现外部程序对VR ML 虚拟场景的访问和控制.VR ML 2.0不仅制定了标准的E A I,而且允许浏览器厂商开发E A I,这就意味着VRML 具有强大的扩充性[5].2 虚拟校园漫游系统的设计2.1 系统的结构河南工程学院虚拟校园漫游系统采用客户层、业务逻辑层和数据层的三层体系结构,见图1.浏览器处于客户层,用户使用内嵌VR 插件(cortvr m l ),采用HTTP 协议与服务器端进行通讯,提供三维虚拟场景的显示、操作、漫游和发出请求信息等;业务逻辑层包括W eb 服务器和应用服务器.W eb 服务器接收客户层发出的请求,调用应用服务器的服务模块,向数据服务器发出数据交互的请求.数据层包括S QL Server数据库和VRML 文件(3.wrl ).图1 系统的体系结构F i g .1 Structure of the syste m该系统的功能包括场景介绍、三维漫游、二维导航、数据查询、交互控制等.(1)场景介绍.对用户当前所处位置进行文字性描述,让用户不仅能直观地感受到景物,而且也能够从文字上了解景物的名称和用途,从而对学院有更深刻的了解.(2)二维导航.用户通过导航地图,了解校园场景的整体分布和当前所在校园中的位置,单击导航地图中某一位置,可以快速进入该景点.(3)三维漫游.通过键盘或鼠标,使用户能在虚拟校园中漫游,场景随着观察者所在位置的变化而变化.(4)数据查询.通过输入景物属性信息,能够显示景物和邻近景观;在景观中浏览,单击景物对象,能够显示景物的属性数据.(5)交互控制.在虚拟校园中,用户浏览不仅能被动地欣赏,还可以参与、介入虚拟世界中的物体及表现方式,与虚拟场景进行实时交互.例如用户在校园场景中随意浏览时,如遇到教学楼的门可以把它打开,进入教室可以把灯打开,把窗帘拉开.2.2 三维场景的建模三维建模是建立虚拟校园的基础,应该尽量将模型做得逼真、美观.(1)基础数据准备.将河南工程学院多个校区的平面图通过扫描得到图片,通过等高线图生成具有地形特征的DE M 作为整个系统的矢量化底图;通过Google Earth 软件,获取多个校区的卫星图片;用数码相机多角度的拍摄办公楼、教学楼、图书馆、操场等景观照片,再把所拍摄的照片进行优化.(2)设置空间背景及建立底图.VR ML 2.0提供了54种标准的节点类型.利用Box 节点建立一个立方体,再使用Texture i m age texture 的贴图功能把学院的平面图贴到该立方体上,得到系统需要的底图.通过Backgr oud 这个节点在VRML 中编辑系统的空间背景色,其中造型颜色使用RG B 色彩进行度量,造型材质色外观分别使用三原色进行调整设置.(3)三维建模过程.工程学院校区多,占地面积大,景观复杂,尤其是南校区有沟壑和天然槐树林.在虚拟场景构造时,往往需要构建复杂的三维几何体,并且需要将普通的文本和三维景观直接联系起来.VR ML 2.0提供了54种标准的节点类型,包括组节点、通用节点、几何体节点、几何属性等.VRML 没有提供高级的几何造型,可利用VR ML 结合3DS MAX 建立模型.一般基础模型尽可能用VRML建模,并进行VR ML 优化.然后,利用I nline 节点进行插入,以减少文件所占存储空间,提供浏览器的读取速度.对于复杂物体,在使用3DS MAX 建模时,尽量减少弧形、圆形以及各种光滑表面的使用,而多用直线、直面,即使使用曲线、曲面,也尽可能减少顶点和面片数.为了模拟虚拟场景的真实性,采用基于相对坐标的方法,对于规模大、精度要求高的模型以同一场景中的相对坐标来构建.模型建立完毕之后,模型导出为VRML 语言识别的1wrl 格式,通过V r m l pad 编辑器对1wrl 文件进・75・河南工程学院学报(自然科学版)2010年行代码的完善,加入Navigati on 节点实现漫游,运用LOD 技术进行设置模型可视距离.为了做到真实的碰撞效果,在每一个1wrl 文件中对每一个不可穿越的物体设置Collisi on 节点,防止出现因碰撞而穿墙过的问题.2.3 交互功能的设计2.3.1 景物与属性互查询功能利用VR ML 的Anchor 节点以及网页与场景中的对象连接功能,实现对场景中建筑、道路、操场等景物属性数据的查询.如:对建筑可查询的内容包括建筑名称、功能、层高等信息.反之,输入景物名称可以显示出相对应的景观.2.3.2 数据查询功能利用Java 编写的程序调用VR ML 虚拟场景Scene 对象,获取浏览者所在位置的坐标、方位等信息,还可以进行建筑、绿地等面积的查询与统计.2.3.3 虚拟场景动态控制功能VR ML 中的EA I 是与VRML 插件相联系的Java包,允许Java App let 访问VRML 中的场景,实现用Java 实现虚拟场景动态控制功能.用户控制虚拟场景流程见图2.图2 虚拟场景控制流程图F i g .2 Flow chart of v i rtua l scene con trol以打开虚拟教室里的灯的交互为例设计如下.DEF TS T ouchsens or{…}#定义“接触感应器”节点DEF la mp Transf or m {…}#定义“灯”的节点DEF la mp light D irecti onal L ight{#定义光源节点col or 1.01.01.0#光源在场景中的颜色on F ALSE #设置光源初值为“关闭”}DEF Change Scri p t{#定义脚本节点event O ut SF Bool la mp set #定义脚本执行后的发出事件eventI n SFTi m e t o t ouch #定义脚本启动后的发入事件url"vr m lscri p t:#定义脚本中的描述语言functi on t ot ouch (){#定义脚本中的执行函数la mp set =T URE;}"#设定发出事件}ROUTE Ts .t ouchTi m e T o Change .t ot ouch #设定感应器触发脚本执行的路由ROUTE Change .la mp set To la mp light .set 2on #设定脚本输出到场景节点改变的路由3 虚拟校园漫游系统的实现系统的开发方法:将VR ML 和Java App let 置于同一页面下,以Java App let 为控制的核心;三维模型以3.wrl 文件格式通过HT ML 的标记嵌入到网页中;Java App let 代码先生成相应的class 文件,然后通过HT ML 的标记<App let >包含在VR ML 文件所在的网页中.开发语言:Java 建模语言:VR ML 建模工具:V r m lPad展示平台:I E 610(安装VRML 浏览器插件Cortvr m l 及插件Quickti m e 7.0)初步开发的河南工程学院虚拟校园漫游系统主界面如图3所示.通过点击主界面上的卫星图片,可以选择其中一个校区进行虚拟校园漫游.进入校本部页面,单击图书馆链接后,可实现任意方向的实时实景漫游,其余景点类似.・85・第2期刘占伟,等:基于VR ML的虚拟校园漫游系统的设计图3 主界面F i g .3 The ma i n i n terface教学楼虚拟教室如图4所示,操作鼠标或键盘,可在虚拟教室中进行实时漫游、交互.图4 教学楼虚拟教室F i g .4 V i rtua l cl a ssroo m of a teach i n g bu ild i n g4 结束语本文运用VRML 建模与Java 交互技术设计了河南工程学院虚拟校园漫游系统,实现了网络化校园电子地图和虚拟现实技术的良好结合以及三维虚拟现实场景的交互式浏览.系统在绘制速度、真实感和交互性等方面取得了很好的效果.但是由于学院校区多,景观复杂,尤其是南区特有的地貌,该系统还有很多需要完善的地方,如三维场景建模的逼真度可进一步增强,虚拟场景中多用户交互的功能有待实现.参考文献:[1] 张昌明,张 虹.基于VR ML -Java 的网络虚拟现实的实现[J ].计算机工程与设计,2005,26(9):2410-2412.[2] 阳化冰.虚拟现实构造语言VR ML [M ].北京:北京航空航天大学出版社,2000:9-18.[3] ANCLRE G,CRABR I E L T,B I L L H.A framework f orstrea m ing geometry in VR ML [J ].I EEE Computer Graph 2ics and App licati ons,1999,19(2):68-78.[4] 王玉田,孔德慧.虚拟校园漫游系统的实现[J ].北京工业大学学报,2006,32(4):316-320.[5] 赛博科技工作室.VR ML 与Java 编程技术[M ].北京:人民邮电出版社,2002:36-58.D esi gn of V i rtua l Cam pus Cru isi n g Syste m Ba sed on VR MLL I U Zhanw e i 1,LU J i ng2(1.D epart m ent of M athe m a tical and Physica l Sciences,Henan Institute of Engineering,Zhengzhou 451191,China;2.D epa rt m en t of Co m puter Science and Eng ineering,Henan Institute of Engineering,Zhengzhou 451191,Ch ina )Abstract:The three di m ensi onalmodeling technol ogy and str ong interacti on of java and VR ML are app lied .The virtual ca mpus cruisingsyste m of Henan I nstitute of Engineering is designed .Three 2layer structure is adop ted in the syste m.Three di m ensi onal crui 2sing,t w o di m ensi onal navigati on,data query and interactive contr ol functi ons are realized.I n order t o realize the syste m,the research f ocuses on designs of three di m ensi onal scene modeling and interactive functi on,and then p r oposes the s pecific method t o realize the design .Key words:three di m ensi onal modeling;VR ML;virtual ca mpus;three di m ensi onal cruising・95・。
基于VRML的三维虚拟校园漫游系统研究
蘼
Ｍ Ｄ Ｒ ｃ Ｍ Ｕ Ｅ ｏ Ｅ Ｎ ｏ Ｐ Ｔ Ｒ撇 ７
的程序代 码 目前 ． 基于 Ｗｅ ｂ的虚拟 漫游环 境一般 使
用 Ｖ ＭＬ语 言 ． 用 面 向 对 象 的 描 述 方 法 ． 过 对 象 Ｒ 采 通 的 层 次 结 构 、 装 、 用 、 息 ｆ 件 ） 递 以 及 超 链 接 封 重 消 事 传
来 实现
点法 建模 。例如树木 、 灯等 物体在 场景 中 出现 次数 路
物 的各 个 面进 行一 定 角度 的拍摄 ．然后 导 入 Ｐ ｏ — ｈｔ ｏ ｓｏ ｈ Ｄ中 处 理 再 用 于 不 规 则 贴 图 。 些 模 型 在 系 统 中显 这
１ ＶＲＭＬ的 核 心 技 术 和 体 系 结构
虚 拟 现 实建 模语 言 ｆｉｕ ＩＲ ａｉ ｄ ｌ ｇ Ｖ ａ ａ ｅ ｌｙ Ｍｏ ｅｉ ｔ ｎ
２ 三 维 场 景 建 模 与 集 成
虚拟 场景建模 是整个 三维场 景漫 游系统 的基 础 ． 模 型 的好 坏 ．直 接 影 响 运 行 的效 果 和 场 景 的 逼 真 度 。
中． 使用一 幅背 景透明 的纹 理 图贴到 竖立立 方体 的表 现
过 多的模型 细节会 严重 降低 模拟 的效 率 ． 在建模 过程 中 ．往往要 在模型 的细节度 和 复杂性 之 间寻求平 衡 ，
维普资讯
基 于 Ｖ ＭＬ的三维虚 拟 校 园漫游 系统研 究 水 Ｒ
曲ｌ ｉ ｆ ＿宝 。 梁 洪 涛
（ 夷 学 院计 算 机 科 学 与 工 程 系 ， 武 夷 ３ ４ ０ ） 武 ５３０
摘 要 ：利 用 ＶＲＭ Ｌ 工作 原 理 ， 出 了三 维 虚 拟 校 园 场 景 建 模 和 集 成 方 法 ， 给 出 了 场 景 优 化 、 ． 提 并 系 统 交 互 、 上 实现 过 程 中 若 干 问 题 的 解 决 方 案 。 网
基于VR技术的虚拟校园漫游系统开发
产业科技创新 Industrial Technology Innovation40Vol.2 No.4产业科技创新 2020，2（4）：40~41Industrial Technology Innovation 基于VR技术的虚拟校园漫游系统开发*宋泽军，柯红红（义乌工商职业技术学院，浙江 义乌 322000）摘要：文章主要基于VR技术设计了虚拟校园漫游系统，系统包括系统退出模块、动画预览模块、操作指南模块、校园漫游模块、校园简介模块。
系统设计时先采用3DMAX软件实现场景建模，通过Unity3D软件实现不同模块的参数设置、组合等，通过虚拟现实设备头盔式显示器感受场景中的景色、声音等，操控虚拟世界中的物体。
关键词：VR技术；虚拟校园；3DMAX软件；Unity3D中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：2096-6164（2020）04-0040-0221世纪计算机信息技术的发展非常迅速，传感器技术、计算机图形技术及软件计算也取得了很多研究成果，并且这些技术的发展促进了虚拟现实技术的发展及应用。
当前虚拟现实技术已经备受瞩目并且受到人们的喜欢，尤其是年轻人对虚拟现实技术更加关注。
基于虚拟现实技术构建虚拟校园漫游系统可以实现校园内不同建筑、环境、设施的虚拟化，通过用户终端实现虚拟校园的漫游和交互，为校园的展示提供了新的途径。
本文基于VR技术开发了虚拟校园漫游系统。
1 虚拟现实技术相关概述虚拟现实技术简称VR，该技术可以通过计算机、穿戴设备等实现可视化、交互操作，将计算机的听觉、视觉、触觉等技术集合在一起形成了一个虚拟逼真的环境，提升了体验效果。
虚拟现实技术为人们建立了一个交互式的、虚拟的三维空间环境，虚拟环境是根据现实按照某种需求而设计的，具有多感知性、浸没感、交互性、构想性。
虚拟现实系统设计中应用了立体显示和传感器技术、系统集成技术、应用系统开发工具、三维图形生成技术、动态环境建模技术等。
基于VRML的虚拟场景漫游实现
建立 模型
VRML 编写
实现
图 2 系统流程
2.2.4 开 发 工 具 设计虚拟漫游系统主要用到的是 3DS MAX 建模工具，以
及用 VRML 实现虚拟漫游效果 。 [7] 当然在做的过程中还需要 用到数码相机对图片和纹理进行拍摄，并用画图工具和 Photoshop 对图片和纹理进行处理。
3 VRML 功能实现
一个虚拟校园漫游系统具体需要实现场景建模、链接、漫 游以及交互等系统功能，系统功能图如图 1 所示。
用户
场景建模
场景链接
场景交互
场景漫游
图 1 系统功能
2.2.3 系 统 流 程 要做好这个系统，首先要在做之前定一个大概的流程，具
体功能方面可以做到后来再做补充。系统流程如图 2 所示。
用户
拍摄 照片
虚拟校园的实现主要是用3dsmax一来完成建摸并对这些模型进行文件格式的更改编写逻辑代码通过vrml加载到虚拟场景中并在该场景中实现交互功能模拟现实通过里面的虚拟人物来实现对该场景的漫游为体现出逼真感还需做到把二维三维图形和动画影片声响音乐多种效果结合在一起使里面的物体与对象之间能相互作用使用渲染艺术提高该场景的真实度还有要能做到有触感并对该感觉有所反馈如能通过动作眼神脸部表情等体现出来
检测模块：检测用户的操作命令，并通过传感器模块作用 于虚拟环境。
反馈模块：接受来自传感器模块信息，为用户提供实时反馈。 传感器模块：一方面接受来自用户的操作命令，并将其作 用 于 虚 拟 环 境 ；另 一 方 面 ，将 操 作 后 产 生 的 结 果 以 各 种 反 馈 的 形式提供给用户。
收稿日期：2007-08-07 E-mail：sunqi@ 作者简介：孙麒 (1977－)，女，浙江诸暨人，硕士，讲师，研究方向为虚拟现实、多媒体技术等； 刘迎春 (1974－)，女，安徽肥西人，硕士， 讲师，研究方向为地理信息系统等； 徐春霞 (1981－)，女，浙江诸暨人，助教，研究方向为多媒体技术等。
基于VR技术的虚拟校园交互系统研究
基于VR技术的虚拟校园交互系统研究1选题背景与意义“虚拟现实”术语已经成为当代时代的象征。
虚拟化预示着在社会所有领域（经济，政治，教育）中操纵和建立模拟结构的巨大可能性。
虚拟环境（VE），是一个基于计算机生成的环境，长期以来一直用于制造业，医疗保健，教育和娱乐领域。
虚拟环境为用户提供在空间中与计算机屏幕进行交互。
用户可以使用各种输入设备与VE中的虚拟环境进行交互。
虚拟环境已被广泛应用于设计大型制造工厂，模拟人为或自然灾害来测试应急响应，并被用于医学培训和飞行员培训工程。
此外，虚拟环境也被用于建筑设计和实施过程中。
一些建筑设计师创造了建筑，校园和城市未来发展计划的虚拟模型，以便人们可以在实际到达建筑物之前熟悉建筑物。
随着计算机性能的不断提高，3D的应用越来越广泛。
其原因是我们生活在一个三维的世界，我们的感觉自然习惯都在三维空间形成。
目前3D软件主要用于两个目的：计算机辅助设计和计算机三维动画制作。
计算机动画程序创建高度逼真的图片，但渲染需要很长时间（每张图片几分钟），运动是预定的。
这些困难阻碍了虚拟环境在生活中（建筑设计和建筑维护）的应用。
首先，尽管近年来计算机软件应用的不断改进，但创建虚拟环境是复杂和耗时的。
为了实现与现实世界相同且令人印象深刻的视觉体验，虚拟环境通常需要包含数百个组件，由更多数量的多边形数据模型组成。
获取，转换，维护和管理数据集是巨大的挑战。
因此创建具有可接受逼真的虚拟环境是很困难的。
第二，如何协助用户在大型虚拟环境中进行导航交互是另一个挑战。
与现实世界中的行走相比，在虚拟世界中行走更自由，用户可以飞越，走动，甚至穿过虚拟环境中的障碍物。
但是由于建筑物复杂性大一些用户无法快速在虚拟世界中找到自己的位置，使自己在虚拟环境中迷失方向和感到困惑。
因此，改进创建大型虚拟环境的方法并在虚拟环境中提供足够的用户导航帮助变得至关重要。
虚拟现实技术在教育环境中越来越受欢迎。
其中虚拟校园系统就是虚拟现实技术在教育方面的一个重要应用。
采用VRML的虚拟校园交互功能的实现
2009 年 第1期工 程 图 学 学 报JOURNAL OF ENGINEERING GRAPHICS2009 No.1采用 VRML 的虚拟校园交互功能的实现施贵刚1, 2， 程效军1， 谷 川1（1. 同济大学测量与国土信息工程系，上海 200092；2. 安徽建筑工业学院土木工程系，安徽 合肥 230601）摘 要： 以某虚拟校园交互功能的实现为例， 从信息获取、 虚拟场景交互控制出发， 探讨了 VRML 与 HTML 通信、VRML 与 JavaScript、VrmlScript 在 HTML 中通信等技术， 实现了校园内的各种数据、属性、图形的查询，实现了虚拟环境的工具菜单，实现了场景对 象的移动、删除、修饰等，从而丰富了虚拟校园的交互手段，方便了用户的操作。
关 键 词：计算机应用；虚拟校园；虚拟环境；交互功能 中图分类号：TP 391 文献标识码：A 文 章 编 号：1003-0158(2009)01-0148-05Implementation of Interactive Functions in Virtual Campus Based on VRMLSHI Gui-gang1, 2, CHENG Xiao-jun1, GU Chuan1( 1. Department of Surveying and Geo-Informatics, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2. Department of Civil Engineering, Anhui Institute of Architecture and Industry, Hefei Anhui 230601, China )Abstract: Starting from the information acquirement, the interactive control of virtual scene, and the implementation of interactive functions in virtual campus, some techniques are discussed, such as communication of VRML and HTML, JavaScript and VrmlScript, etc. The query of different data, attributes, graph in campus are realized. The tool menu embedded in virtual environment, and the movement and deletion of scene objects are realized also. The interactive functions enrich mutual means with virtual campus and make users to operate conveniently. Key words: computer application; virtual campus; virtual environment; interactive function数字化信息社会最具代表性的 3 种新技术是 多媒体、Internet 和虚拟现实，而这 3 种新技术 的交叉点是虚拟现实建模语言(Virtual Reality Modeling Language, VRML)[1]。
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端存放ＶＲＭＬ虚拟校园场景及相关数据信息，
浏览器端是嵌入ＶＲＭＬ格式文件一ｗｒｌ）的主界
面，提供虚拟场景的浏览和基于鼠标及控件的交 互操作、设置和导航。该系统的功能框架结构如 图ｌ所示，该系统具有交互操作、信息查询、校 园环境设计以及良好的导航功能等。采用的相关 技术如下：
（１）ＶＩ洲Ｌ
虚拟实现模型语言ＶＲＭＬ（Ｖｉｒｔｕａｌ
辑器如Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｇｒａｐｈｉｃｓ公司的ＶｒｍｌＰａｄ，但编程
万方数据
４２
ｉ程圉学学报
２
０１１年
（３）其它软件的支持目前支持ＶＲＭＬ 格式的三维软件有３ＤＭａｘ、Ｐｒｏ／Ｅ、ＵＧ等，这种 方式ａｒ以构建复杂模型，ｎ效率较高。 鉴于校园模型建造的工作量及复杂度较人． 系统采用第三种与第冲｝相结台的方式完成。根 据校园中的模型，建模过程按以下几种方法实 现： １）建筑物模型。先根据校园平面规划图用 ＡｕｔｏＣＡＤ绘制数字化的场景布局平面图，导入 ３ＤＭａｘ，然后根据场景布局平面图中建筑物的轮 廓线进行外扩、挤｝｝ｊ、拉伸及布尔运算等操作， 建市建筑物的雏形。为了增强模型的真实感和视 觉效粜．添加材质或纹理贴图。在此需利用 Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ对纹理照片进行旋转、拉伸、修补、 合成等处理，使得纹理图像满足需要。这些建筑 物包括各个教学楼、图书馆、体育场、办公楼、 学生宿舍楼等建筑设施。由于ＶＲＭＬ小能丝不 汉字，需将汉字转化为ＵＴＦ８代码，如办公楼上 方的“石家废铁道学院”，其对应的ＵＴＦ８代码 为“镇冲搴勘搞圈撤阒？”。 ２）道路及环境设施。沁园、翠园等公共环 境设施，道路、树术、路灯、五星红旗以及虚拟 环境，包括背景、光照效粜、背景音乐等的创建， 这些虚拟对象根据规划图利用ＶＲＭＬ造型与纹 理帖图的方式完成。为了减小文件容量，提高消 染速度，对于树木、假山等采用ＶＲＭＬ的丧面 帖圈和布告牌节点Ｂｉｌｌｂｏａｒｄ完成。如图２所示 的竹子造型．文件大小为９００ｋ，而采用透明背景 的帖罔只有１ｋ。
图２竹子
３）场景组合。将建立的各种造型通过 ＶＲＭＬ的Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ节点和内联节点ｌｎｌｉｎｅ组合 为最终的虚拟校园场景。模型创建与场景组合 时，为保证能顺畅地漫游虚拟校园，必须对 ＶＲＭＬ文件进行优化，优化分为模型自身优化以 及利用ＶＲＭＬ语法特点优化两种。方法一是指
陶３
ｓｃｆｉｐｔ传递小件
ＶＲＭＬ场景内部的动态和交互利用ＳＡＩ实 现的包括升国旗口昌国歌、汽１：引航、虚拟教室与 办公室的交互、沁园中世纪钟的运转及路灯的开
采Ｊ；｛ｊ ３ＤＭａｘ建模时将结构分解，尽量采用拉伸 或放样功能生成简单几何形体的组合，然后进行 纹理帖图。这样可以大量减少模型的三角面片． 从而减少ＶＲＭＬ文件大小。方法二优化的措施 包括： ・用ＬＯＤ节点描述复杂造型不同细节层次 的组纵关系．提高场景真实感和渲染速度： ・使用ＤＥＦ／ＵＳＥ机制减少代码的重复编写； ・利用ｉｎｌｉｎｅ技术，将不同ＶＲＭＬ文件内 联成复杂的场景：
Ｒｅａｌｉｔｙ
Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｌａｎｇｕａｇｅ）是一种基于网络的三维场景
描述性语言，具有动态性、交互性、低带宽网络 传输等优点，将图、文、声、色及动态性等信息 集于一体，建立具有交互性和导航功能的三维虚 拟场景瞵叫Ｊ。 （２）脚本语言 脚本语言ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ是一种解释性的语言， 不需要编译，可直接使用并由浏览器负责解释。 系统采用ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ实现ＶＲＭＬ内部交互以及 ＶＲＭＬ与ＨＴＭＬ网页的交互与通信控制。
０５００４３，Ｃｈｉｎａ；
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ
Ｔｉｅｄａｏ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ
Ｈｅｂｃｉ
０５００４３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｖｉｒｔｕａｌ ｃａｍｐｕｓ
ｏｎ
ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｄｉｇｉｔａｌ ａｎｄ
了良好的效果。
关键词：计算机应用；虚拟校园漫游系统；虚拟现实模型语言；脚本接口
中图分类号：ＴＰ３９１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３．０１５８（２０１ １）０５—００４０．０６
Ｔｈｅ Ｒｏａｍｉｎｇ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃａｍｐｕｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＶＲＭＬ
ｆｉｅｌｄ ＳＦＮｏｄｅ ｔｌｐ ＵＳＥ
ｆｉｅｌｄ ＳＦＮｏｄｅ ｔｌｏ ＵＳＥ ｃａｒｔｉｍｅｏ
……∥其他事件定义
ｆｉｅｌｄ ＳＦＩｎｔ３２
Ｃ
ｌ
／／整型变量实现汽车引航的逻辑控制
ｕｒｌ’＇ｊａｖａｓｃｒｉｐｔ：
ｆｕｎｃｔｉｏｎ
ｔｏｕｃａｒ（Ｖ＇ｔ）｛ ｝ ｝ ｝ ｝ ”｝
ｉ抒Ｖ＆＆ｃ＝＝１）｛ｖｌｆ＝ｔｒｕｅ；ｃ＝２；ｔｌｐ．ｓｔａｒｔＴｉｍｅ＝ｔ；ｔｌｏ．ｓｔａｒｔＴｉｍｅ－－ｔ＋ｔｌｐ．ｃｙｃｌｅＩｎｔｅｒｖａｌ； ／／汽车先直行，后转弯，时间相差直行时间传感器的周期
通过在ＶＲＭＬ文件中编辑脚本节点Ｓｃｒｉｐｔ 实现用户与虚拟校园的交互。Ｓｃｒｉｐｔ节点是与外 部程序相连的接口。该节点主要包括四部分：ｕｒｌ 域、ｆｉｅｌｄ域、ｅｖｅｎｔｌｎ事件和ｅｖｅｎｔＯｕｔ事件（圈３）。 Ｓｃｒｉｐｔ通过接受ｅｖｅｎｔｌｎ事什调用相应的处理过程 雨数，经过程处理后得出的数据作为ｅｖｅｎｔＯｕｔ 事件发送出去，其中ｅｖｅｎｔｌｎ事件的值可以作为 过程函数的闲变量值．如果需要则用ｆｉｅｌｄ域定义 某个巾问变量。处理过程函数可以使用ＶＲＭＬ 浏览器支持的程序语言编写，通常有Ｊａｖａ、 ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ等。
・将ＶＲＭＬ文件保存为压缩形式一ｗｒｚ）。
２．２系统集成与交互性实现 ＶＲＭＬ中的交互行为通过事件体系实现。 ＶＲＭＬ场景以ＨＴＭＬ巾ＯＢＪＥＣＴ标记形式嵌入 到网页中。系统集成后交互功能通过两种方式实 现。 （１）基于内部脚奉编程接口ｒ
Ａｕｔｈｏｒｉｎｇ ＪａｖａＳｃｆｉｐｔ
Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ＳＡＩ）的交瓦
系统框架结构及采用的相关技术
系统采用服务器／浏览器（Ｂ／Ｓ）模式，服务器
图１系统框架结构
不直观，不适合复杂场景的构建。
２系统的设计和实现
２．１虚拟校园三维模型的创建 ＶＲＭＬ作为一种网络三维场景描述性语言， 模型的创建一般有以下几种方式： （１）文本编辑
（２）可视化编辑工具如Ｐａｒａｌｌｅｌ
Ｇｒａｐｈｉｃｓ
万方数据
第５期
冯桂珍等：ＶＲＭＬ虚拟校园漫游与交互技术
・４１．
随着Ｉｎｔｅｍｅｔ在全世界范围内的迅速发展， 虚拟现实技术得到越来越广泛的应用。而信息技 术、通信技术的迅速发展以及网络的普及，为高 等院校提升信息化层次、构建数字校园提供了良 好的条件和机遇。虚拟校园是虚拟现实技术在数 字化校园中的具体应用。虚拟校园再现真实校园 的景观，使人们通过网络在计算机上进行漫游， 对校园景观、校内的各种设施和服务等获得身临 其境的感受；规划设计校园场景；还可以在此基 础上建立三维虚拟大学，提供相应的网上教育 等。为此，国内外在构建虚拟校园及相关技术进 行了研究。如文献［１．２】以及德国的Ｒｏｓｔｏｃｋ， Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ大学【３】、北京航空航天大学［４１、浙江大 学【５】、香港中文大学１６】的虚拟校园系统等。由于 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，从而可以 促进大学的建设和远程教学的发展。 １
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关、办公楼上方和大门上方颜色不断变化的文 字，五星红旗随风飘扬等。其中，汽车引航功能 的实现方法和部分代码如下。 系统通过一辆汽车为用户导航，汽车一路行 驶经过学校的主要建筑物和景点，行驶路线是：
ＤＥＦ ｖｄａｍｅｎ Ｖｉｅｗｐｏｉｎｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎ－２５ ２ ５０
ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．ａｎｄ ｉＳ
ｏｆ ｇｏｏｄ ｅｆｆｅｃｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ；ｖｉｒｔｕａｌ
ｃａｍｐｕｓ ｒｏａｍｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ＶＲＭＬ；ｓｃｒｉｐｔ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ
收藕日期：２０１０－０３－０５ 基金项目：石家庄铁道大学青年基金资助项目 作者简介：冯桂珍（１９７８－），女，内蒙占商都人，讲师，硕士，主要研究方向为计算机辅助设计及图形学、虚拟现实技术。
公司ＩＳＢ、ＩＳＡ、ＩＣＡ，分别用于模型的创建、场 景的布局和人物动画，Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｇｒａｐｈｉｃｓ公司的
Ｃｏｓｍｏ
Ｗｏｒｌｄ等，但这些工具不便于构建复杂场
目前比较好的Ｖ啪Ｌ编
景。另外，针对ＶＲＭＬ在造型方面的不足，笔者 在对ＶＲＭＬ研究的基础上，利用ＶＣ与ＯｐｅｎＯＬ 开发了一个ＶＲＭＬ可视化编辑工具［１０－Ｉｌｌ。
ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ鸽ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｔｏｏｌｓ ｏｆ ＶＲＭＬ ＳＡＩ
ａｎｄ ＥＡＩ．ｔｈｅ ｖｉｒｔｕａｌ ｃａｍｐｕｓ
ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ
ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＶＲＭＬ ａｎｄ ＨＴＭＬ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ
通过ＶＲＭＬ与ＨＴＭＬ的
院为例，探讨ＶＲＭＬ构建虚拟场景的漫游与交互技术。以ＶＲＭＬ、３ＤＭａｐｔ为ＶＲＭＬ内部脚本和外部脚本接口编程工具，
整合集成，实现了虚拟校园漫游与交互系统，具有导航漫游、对虚拟场景进行交互操作和设 置、信．Ｅ－查询等功能。直观地展示了校园景观及设施，方便了用户对校园信．Ｅ－的查询，取得
ＦＥＮＧ Ｇｕｉ．ｚｈｅｎｌｉ
ＣＨＩ Ｊｉａｎ．ｂｉｎｌ，ＷＡＮＧ Ｄａ．ｍｉｎ９１，ＺＨＡＮＧ Ｄｅ－ｙｉｎ９２
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ
Ｈｅｂｃｉ
（１．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ。ｓ岣ｉａｚｈｕａｎｇ Ｔｉｃｄａｏ ２．Ｃｉｖｉｌ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ