三维虚拟校园交互系统的设计
分布式多用户三维虚拟校园系统
授 教学发展到基 于互联 网的教学 。它利用计算 机网
络， 尤其是互联网来进行教育活动 。在远程教育 中， 学生可以在 网络终 端前进行 学习 ，与传统 的电化 教 育 不 同 的是 ．远 程 教 育 中学 生 并 不 是 被 动 的 知识 接
受 者 。 生可 以 自主 地 选 择 学 习 的 内容 ， 以在 网上 学 可 与教 师 交 流 ．甚 至 可 以通 过 音 频 信 息 在 网上 与 教 师 面对 面地 交 流 等 ［ Ｉ 圳。
关 键 词 ： 拟 校 园 ； 布 式 虚 拟 现 实 ； 用 户 交 互 ； 维 环 境 虚 分 多 三
中图分类 号 ： Ｐ３ ３１ ９ ． ｒ
文 献标识 码 ： Ａ
文章编 号 ：６ ２—４ ２ （０ ７１ １７ ０ Ｘ ２ ０ ）２一Ｏ ８ ０ ６—０ ４
１前 言
目前 ，随着计算机 多媒体技术 和网络技术 的飞
作者 简介 ： 张锋 美 （９ ０ ） 女 ， 东潮 州人 ， 东技术 师 范学 院工 业 中心 教师 。研究 方 向 ： 媒体艺 术 图形 图像与 多媒体 技术 。 １８一 ， 广 广 新
个 真 实 的校 园 当 中 。
众 所 周 知 。 习 的 氛 围 、 园文 化 对 人们 教 育具 学 校 有 巨大 影 响 和作 用 。 三维 可 视 化 虚 拟 校 园 系 统将 校 园生 活 的各 种 场 景 、细 节 和 体验 完 全复 制 到互 联 网
然而 。当前现代 远程教 育系统存 在许多需要解 决 的问题， （ ） 如：１现代远程教育系统过分强调学生 的 被 动 学 习 ， 乏 学 生之 间 ， 生 之 间 的交 互 。（ 现 代 缺 师 １ ）
分 布 式 三维 虚 拟 校 园 系 统 正 是 解 决 以上 问题 的 有 效 途 径 。 系 统 是 以虚拟 现 实技 术 作 为 支 撑 ， 同 本 协 式 学 习 、 验 式 学 习溶 于 其 中 。 生在 虚 拟 校 园环 境 体 学 中， 以第 一 人 称 的角 度 去 获 得 多 种 感 知 ， 同 身 处 于 如
三维全景技术下的虚拟校园漫游系统设计方案
三维全景技术下的虚拟校园漫游系统设计方案1. 引言1.1 背景介绍传统的教学模式往往受到时间和空间的限制，学生只能通过课本和图片去了解学校的各个角落。
借助虚拟校园漫游系统，学生可以通过身临其境的方式，实时感受校园的氛围，了解学校的建筑结构、景观规划等方面的信息。
这种沉浸式的学习体验不仅可以提高学生的学习兴趣和参与度，还可以丰富他们的学习体验，促进他们在校园生活中更好地融入和成长。
设计一套基于三维全景技术的虚拟校园漫游系统对于提高教学质量、增强学生学习体验有着重要的意义。
本文将围绕虚拟校园漫游系统的概述、系统架构设计、技术实现方案、用户体验优化以及安全性保障等方面展开讨论，为今后虚拟教育领域的发展提供一定的参考和借鉴。
1.2 研究意义虚拟校园漫游系统是利用三维全景技术构建的虚拟校园环境，让用户可以通过计算机或移动设备进行校园的虚拟漫游。
这种系统对于学校和学生来说具有重要的研究意义。
虚拟校园漫游系统可以为校园宣传和招生起到积极作用。
通过展示校园的美丽景观、先进设施和优质教学资源，吸引更多学生和家长了解学校并提高学校的知名度和声誉。
虚拟校园漫游系统可以为远程学习和教育提供支持。
学生和教师可以通过系统进行虚拟的学习和教学活动，不受地域限制，提高教学效率和教学质量。
虚拟校园漫游系统可以为校园安全管理提供帮助。
通过系统监控和管理校园的人流和安全设施，及时发现并处理安全隐患，保障师生的生命财产安全。
研究虚拟校园漫游系统具有重要的实践价值和发展前景，可以促进校园教育的创新发展和提升校园管理水平。
2. 正文2.1 虚拟校园漫游系统概述虚拟校园漫游系统是一种基于三维全景技术的校园导览系统，通过虚拟现实技术将校园环境以三维图像的形式呈现给用户，使用户能够在虚拟环境中自由漫游，了解校园的各个区域和建筑物。
这种系统可以极大地提升校园导览的效率和体验，让游客和新生更加快速、直观地了解校园的布局和景点。
虚拟校园漫游系统通常包括地图导航功能、建筑物展示、校园景点介绍等功能模块。
三维全景技术下的虚拟校园漫游系统设计方案
三维全景技术下的虚拟校园漫游系统设计方案1. 引言1.1 背景介绍背景介绍：随着科技的不断发展，虚拟现实技术在教育领域的应用日益广泛。
传统的校园宣传方式已经不能满足人们对校园环境的好奇和需求，而虚拟校园漫游系统则可以通过三维全景技术为用户提供更为真实、沉浸式的校园体验。
通过这一技术，用户可以在不出门的情况下就可以全方位地了解学校的各个角落，包括校园建筑、教学楼、图书馆、体育场等。
这种虚拟体验不仅可以帮助学生更加直观地选择自己心仪的学校，也可以为校园宣传和招生工作提供更加生动和有吸引力的方式。
设计一个符合用户需求的虚拟校园漫游系统具有重要的意义和价值。
本文将探讨如何利用三维全景技术下的虚拟校园漫游系统来提升用户体验，同时将系统的安全性考虑在内，为校园文化传播和学校形象塑造做出贡献。
1.2 研究意义虚拟校园漫游系统是基于三维全景技术的新型校园信息化应用系统，具有很高的实用价值和推广意义。
虚拟校园漫游系统可以有效提高学生对校园环境的熟悉度和融入感，帮助新生更快地适应校园生活。
通过虚拟校园漫游系统，学生可以方便地了解校园内各类资源的位置和属性，节省了在校园导览和查询信息的时间和精力。
虚拟校园漫游系统还可以为校园教学、管理和服务提供更加便捷、高效的工具和支持，提升学校的整体管理水平和服务质量。
虚拟校园漫游系统的研究和应用不仅对提升学生体验、提高学校管理效率具有积极的意义，同时也有着广阔的商业化前景和社会效益。
【字数：215】1.3 研究目的研究目的旨在通过设计与实现三维全景技术下的虚拟校园漫游系统，为用户提供一个更加直观、真实的校园体验。
通过该系统，用户可以在虚拟环境中自由漫游，了解校园的实际情况和各项设施的布局，从而方便他们在现实生活中更好地适应校园生活。
本研究还旨在探索如何利用三维全景技术来提升用户体验，让用户可以更加方便、快捷地获取所需信息，并且为用户提供更多的交互功能，增强用户参与感和互动体验。
通过系统功能设计和系统安全设计，还可以确保系统的稳定性和安全性，保障用户在虚拟环境中的正常使用。
虚拟校园三维仿真系统的设计及实现
它 为人 们探索 宏 观世 界和微 观世 界 中 由于 种种 原 因
不便 于直接 观察 的事 物和 现象 的运 动变化 规律 提供
了极 大 的便 利．近 几年 随着虚 拟 现 实及 其相 关 技术 的发 展 ， 字地 球 、 字 中 国 、 数 数 数字 城 市 越 来 越 受到 人们 的关 注 ， 是 信 息 社 会 发 展 的 必 然趋 势口 ．数 这 ］
仿 真 系统是 数 字 校 园 的 基 础 和平 台．因此 ， 展 虚 开 拟校 园三维仿 真系 统及相 关课 题 的研究 适应 了信息 社 会发 展 的趋 势 ， 有 重要 的理论 和现 实意义 ． 可 具 它 以为数 字校 园建设 提 供 一 个 三 维平 台 ， 为开 发 相 关 功 能模 块 提供 一 个 基 础［ ．在 我 国 ，北 京 大 学 、 ２ ］ 浙 江 大学 、 上海 交通 大学 、 天津 大 学及西南 交 通大学 等 多所 著名高 校 已着手 开发 和研 究虚 拟 校 园 系统 ．笔 者结 合浙 江工 业大学 朝 晖校 区虚拟 校 园三维仿 真 系 统 的开发 ， 探讨 了基 于 虚 拟 现 实技 术 的虚 拟校 园 三 维仿 真方 法及 其系统 实 现 的关 键技 术．
ｘｕ ｎｇ ＣＨＥＮ ｉ — ｈｉ Ｆｅ ， Ｍ ｎｚ
（ ．Ａｎ ｉ ｈ ｏ ｆＥｌ ｃ ｒ ｎ ｃ Ｅｎ ｉ ｅ ｉ ｇ，Ｂｅ ｇ ｕ Ａｎ ｕ ３ ０ ０，Ｃｈｉ ａ １ ｈｕ Ｓｃ ｏ ｌｏ ｅ ｔ ｏ ｉ ｇ ｎｅ ｒｎ ｎ ｂ ｈ ｉ２ ３ ０ ｎ ；
２ ．Ｃｏｌｇ ｆＩ ｆ ｒБайду номын сангаасｔ ｇ ｎ ｅ ｉｇ，Ｚ ｅｉｎ ｎｖ ｒｉｙｏ ｃ ｎ ｌｇ ｌｅ ｅｏ ｎ ｏ ｍａｉ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｏｎ ｈ ｉ ｇＵ ｉｅｓｔ ｆＴｅ ｈ ｏｏ ｙ，Ｈａ ｇ ｈ ｕ ３ ０ ２，Ｃｈｉａ ａ ｎ ｚ ｏ １ ０３ ｎ）
三维全景技术下的虚拟校园漫游系统设计方案
三维全景技术下的虚拟校园漫游系统设计方案随着科技的不断发展，三维全景技术已经在各个领域得到了广泛的应用。
虚拟校园漫游系统是应用三维全景技术的一个重要方向，它可以为学生、教师和家长提供一个真实、直观的校园环境，使他们能够更好地了解学校的情况，并且方便地进行校园导览和相关信息的查找。
本文将对三维全景技术下的虚拟校园漫游系统进行设计方案的详细阐述。
1. 系统概述三维全景技术下的虚拟校园漫游系统，是基于三维数字模型技术，采用虚拟现实技术和交互式技术，通过计算机、传感器等设备，模拟出学校的真实环境，包括校园建筑、植物、道路、车辆等各种元素，形成一个可供用户漫游和交互的虚拟校园环境。
用户可以通过电脑、手机、VR眼镜等终端设备，实现对校园的虚拟漫游，随时随地了解学校的情况。
2. 系统功能（1）校园导览功能：用户可以在虚拟校园中进行导览，了解学校的各个部分、建筑物的分布和风格、周围环境等，同时可以查看各个建筑的详细信息和图片，方便用户快速的了解学校的情况。
（2）周边设施查询功能：系统可以提供校园附近的超市、餐厅、医院、银行等周边设施的查询服务，用户可以通过系统了解附近设施的位置、简介、营业时间等信息。
（3）在线咨询功能：系统可以实现学生、家长、教师的在线咨询功能，用户可以通过系统与学校的老师或工作人员进行在线交流，咨询招生政策、办学情况等相关信息。
（4）校园活动宣传：系统可以发布学校的各种活动信息，如开学典礼、运动会、文艺汇演等，方便用户了解学校的最新动态。
3. 技术实现三维全景技术下的虚拟校园漫游系统的主要技术实现包括：三维数字模型建模技术、虚拟现实技术、交互式技术等。
（1）三维数字模型建模技术：利用摄影测量技术和计算机图形学技术，对校园的建筑、植物、道路等进行数字化建模，形成真实的校园模型。
（2）虚拟现实技术：通过虚拟现实技术，将三维数字模型呈现给用户，实现用户对校园的虚拟漫游体验，使用户身临其境地感受校园的真实情况。
校园应用三维设计案例
校园应用三维设计案例一、校园建筑虚拟漫游。
1. 创意起源。
咱学校建筑其实挺有特色的，但是新生入学的时候，光看平面图，那真是一脸懵啊。
我就想，要是能做个三维的校园建筑虚拟漫游就好了。
就像玩游戏一样，新生可以提前在电脑或者手机上，在校园里“溜达溜达”。
2. 设计过程。
首先呢，我拿着测量工具，和几个小伙伴在校园里各个角落量尺寸。
那些个教学楼、图书馆、体育馆的长宽高，角角落落的数据都得精准。
这时候就像小侦探一样，一点点发掘校园的秘密尺寸。
回到电脑前，我们就开始用三维建模软件（像3ds Max之类的）。
从最基础的形状开始搭建，教学楼就是一个个长方体组合起来的，再给它加上门窗。
图书馆的穹顶有点难度，不过多尝试几次，用曲线工具也能搞定。
材质方面可不能马虎。
教学楼的外墙砖，要选那种看起来有质感的，不能太亮也不能太暗。
图书馆的大理石地板，就得有那种反光又高级的效果。
我们找了好多素材库，挑了又挑。
最后就是设置灯光啦。
阳光要从合适的角度照进来，教室里面也要有温馨的灯光效果。
路灯晚上亮起来的时候，要有点朦胧的光晕，这样整个校园看起来才真实。
3. 实际应用效果。
新生入学前就可以在网上体验校园之旅了。
家长也能跟着一起看，心里就特别踏实。
对于学校的对外宣传也超有用。
以前来参观的人只能走马观花，现在可以在虚拟漫游里仔细看每个地方。
还能把这个漫游放到学校的官网和公众号上，一下子就高大上起来了。
二、趣味校园植物三维图鉴。
1. 创意起源。
校园里有好多植物，但是很多同学都叫不上名字。
每次上生物课讲到校园植物的时候，老师只能拿着图片比划。
我就寻思，要是有个三维的植物图鉴就酷了，能看到植物的全貌，还能360度旋转观察。
2. 设计过程。
第一步当然是先在校园里“搜捕”植物啦。
我们在不同季节，在校园的各个角落寻找各种各样的植物。
有些小野花藏在草丛里，还得小心翼翼地挖出来（当然是经过允许的啦），带回去做样本。
然后开始建模。
像校园里常见的松树，建模的时候要注意它的松针。
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，AbstractWith the development of computer technology，communications technology，and other relative technology,the simulation technology based on virtual reality is a hot research issue at present。
毕业答辩-基于虚拟现实技术的三维校园漫游系统设计与实现
3Ds Max建模阶段：运用整理后得到的CAD图纸进行建模，包括地形模 型、建筑模型、环境模型、装饰物的建造。
三维漫游引擎制作阶段：系统制作的最后阶段，主要是将建造的模型经 过纹理贴图后进行系统功能和界面的制作。实现的功能主要有：手动 漫游、自动漫游、导航查询、建筑信息查询等……
研究背景及意义
• 梧州学院作为广西的10几所本科院校之一 ，在其26年的坎坷历程中，走出了一条中 国高校发展的特色之路，得到了社会各界 的广泛赞誉。虚拟校园的开发建设正是将 学 院 26 年 的 辉 煌 画 卷 呈 现 于 世 人 面 前 ， 让 外界人士一睹我校风采。同时对学校的外 宣、招生、校容校貌的展示起到了强化性 作用，为数字化校园工程建设迈下了坚定 的一步。
开发过程
CAD图纸处 理阶段
数据采集阶段
3Ds Max建模 阶段
三维漫游引擎 制作阶段
Photoshop处 理阶段
开发过程
数据采集阶段：是系统开发的基础，包括CAD图纸的获取、建筑实景照 片的拍摄、校园建筑信息的收集。
CAD图处理阶段：将得到的CAD图纸进行整理，分层导出校园平面图、 建筑轮廓图、校园道路图、植被分布图等。
研究背景及意义
• 随着计算机技术，特别是计算机图形学、三维仿 真技术以及虚拟现实技术的飞速发展，信息管理 的数字化和实物模型的虚拟化已成为当今世界非 常重要的技术应用领域。信息化时代的到来，使 网络虚拟展现有了很大的冲击性，被广泛应用于 房地产、医疗、教育、军事航天等领域。三维校 园漫游是虚拟现实技术在数字校园中的具体应用, 它具有校园对外宣传的功能, 给普通用户搭建了一 个了解校园的良好平台,使用户可以全面直观地了 解校园,对校园的各种景观建筑的属性进行查询。 当前，许多高校都已经建立起自己校园展示平台 并以投入使用，并取得了很好的宣传效果。
基于3Ds Max三维虚拟校园的设计与实现
特 点 、 途 等 因 子 估计 层 高 ， 乘 以楼 层 数 近似 地 获 得 高 度 数 据 用 再
１ 实 景 拍 照 ． ２
项 目实 施 需 要 做 大量 的数 据 采 集 工 作 。 括 ： 园 地形 数 据 、 包 校 建筑物高程数据 、 景照片等。 实
＼
本项 目成 果 是 实 现 虚 拟 校 园仿 真 全 景 展 示 ． 终 的模 型 场景 最 效 果 完 全 模 拟 现实 中 的校 园 全 貌 。 求 客 观 、 美 ， 合 实 际 。 实 力 精 符 景 拍 照 工 作 ， 是 将 校 园 所 有 建筑 设 施 包 括 学 生 宿 舍 、 堂 、 书 就 食 图 馆 、 学大楼 、 教 办公 楼 等 主 要 建 筑 利 用 高 像 素 数 码 相 机 在 不 同 角
仿 真校 园建 设 功 能 （ 询 、 择 、 查 选 漫游 、 动 等 功 能 ） 现 阶 段研 究 移 实
奠 定 了 基础
１ 数 据 采 集
由于 建 筑 物 高 度 数 据不 是本 研 究 所 利 用 的 主 要 数 据 ． 于 其 对 精度 的要 求 不 高 ． 采 用 了 较 为 简 便 的方 式 ． 故 即依 据 建 筑 的 形 状
虚 拟 校 园 （ ｉｕｌ ａ ｐ Ｓ 是 基 于 虚 拟 现 实 技 术 、 理 信 息 Ｖａａ Ｃｍ数 字 校 园 工 程 的重 要 组 成 部
技 术将 校 园 地理 信 息 和其 他 校 园信 息 结 合 ． 以三 维 可 视 化 和 虚 拟 处 设 为 起 始 位 置 ， 旧教 学 楼 西 侧 路 。 时 针 环 绕 校 园 ， 定 控 制 沿 顺 确
度 进 行 取 景 拍 照 ， 照 时 应 注 意拍 摄 位 置 、 度 、 光 程 度 ， 量 拍 角 曝 尽
基于虚拟现实技术的三维校园漫游系统设计与实现
第13期2023年7月无线互联科技Wireless Internet TechnologyNo.14July,2023作者简介:张玉婷(1980 ),女,江苏南京人,讲师,硕士;研究方向:数字媒体技术,虚拟现实技术㊂基于虚拟现实技术的三维校园漫游系统设计与实现张玉婷(金肯职业技术学院人工智能与信息工程学院,江苏南京210000)摘要:文章以金肯职业技术学院为例,通过3Ds Max 软件进行三维模型的创建,使用Photoshop 处理照片,Substance Painter 编辑材质贴图,再导出模型到Unreal Engine 4虚幻引擎中完成整个场景的搭建和运行㊂应用Unreal Engine 4自带的蓝图可视化脚本或者C ++语言,添加多样的人机交互,再连接到VR 设备,通过控制手柄,完成沉浸式的虚拟现实校园漫游系统㊂关键词:虚拟现实;漫游;Unreal Engine 4中图分类号:TP391㊀㊀文献标志码:A0㊀引言㊀㊀随着三维技术和虚拟现实技术的发展,现实场景的数字化可以更好㊁更便捷地展示特定的区域㊁场馆㊁风景㊂其科技性㊁艺术性和身临其境的观感,可以给人们提供跨越时间和空间的沉浸式体验㊂近年来,国内外各大高校一直努力进行硬件㊁软件的数字化㊁智能化㊁信息化的建设㊂在以往传统的校园场景三维建筑动画的基础上,融入新的虚拟现实技术,增加体验效果㊂本文以金肯职业技术学院为例,介绍基于虚拟现实技术的三维校园漫游系统的设计与实现㊂1㊀总体设计㊀㊀首先确定了应用虚拟现实技术实现三维校园漫游的方案㊂使用CAD㊁3ds max 制作三维模型,在三维软件中对建筑物㊁地形㊁实体对象进行模型的创建和优化㊁展开UV,再导出FBX 文件到Unreal Engine 4(以下简称 UE4 )中进行整合和搭建场景㊂在其中完成植被㊁灯光㊁材质㊁碰撞等设置㊂通过蓝图可视化脚本或者C ++语言,添加有趣㊁恰当的交互设计,最后与VR 硬件设备进行打包安装㊁测试发布,完成虚拟校园的三维漫游系统的设计与制作[1]㊂2㊀漫游系统的开发与实现2.1㊀数据采集㊀㊀真实场景的数字化还原要有准确的校园各场景建筑物分布信息㊂金肯学院有南㊁东㊁西3个校区,已有的CAD 图纸不完整㊂通过实地勘测与拍照结合的方式,采集㊁整理了地形图和建筑设计图等数据,绘制了校园内的各教学楼㊁体育馆㊁图书馆㊁宿舍区㊁食堂㊁办公楼㊁实训楼等区域分布图,划分出主干道和建筑小品的区域[2]㊂2.2㊀模型创建和导入㊀㊀在前期绘制的CAD 图纸的基础上,通过照片建模的方式,在三维软件3Ds Max 中,1ʒ1还原各主要建筑物的外观模型㊂由于整个场景数字化数据较大,因此在创建过程中,务必要做好模型面数的控制,及时优化㊁处理错漏面,最后导出为FBX 格式的文件㊂打开UE4,在新建项目中选择蓝图,选择第一人称,创建空白项目㊂点击导入命令按钮,将FBX 文件导入引擎中㊂第一次导入的时候,通常需要选择设置选项卡㊂可以根据系统要求设置 自动创建碰撞体 创建灯光UV 视图 合并模型 等项目内容㊂此外,还可以选择 新建材质 或者 导入纹理 来决定导入模型时,是否创建材质球和附带相关的材质素材㊂将地形㊁建筑物等模型依次导入后,UE4会对导入有问题的部分进行提醒,通常要一一查看模型㊁材质球㊁纹理贴图等效果是否需要修改㊂必要的时候,要返回到三维模型软件中进行调整㊂解决问题后,对各个文件进行分类整理,方便以后调取使用㊂2.3㊀材质贴图制作㊀㊀由于整个校园的建筑外立面设计独特㊁风格统一,系统采用了大量拍摄的实景照片,使用Photoshop 软件进行后期处理,Substance Painter 软件绘制纹理,作为建筑的贴图使用㊂此外,使用UE4虚幻引擎自带的材质系统为模型添加外观效果[3]㊂打开UE4虚幻引擎,在内容浏览器空白处单击鼠标右键,选择创建新材质㊂双击材质球,打开UE4的材质编辑器,在界面中空白位置按下数字键3,创建一个三维数组㊂点击Constant 色块可以设置具体的RGB 颜色㊂按住鼠标左键不松手,拖拽连接到基础颜色的节点上,完成材质颜色的创建㊂同样的原理,按住数字键1,创建一个一维数组,设置参数在0~1的任意数值,再拖拽到粗糙度或者高光度的节点上,就可以设置相对应的效果㊂之后返回场景中,将材质球附在模型上,就可以看到实际效果㊂漫游系统中,可以通过复制已有的材质球,在编辑器中修改其中的某些参数,来得到另一个新的材质㊂基础材质如图1所示㊂图1㊀基础材质在系统中,有些模型需要添加纹理贴图㊂可以在材质编辑器界面中,按住U 键的同时单击鼠标左键,就会创建新的节点纹理坐标㊂在其中导入处理好的贴图,将输出端连接到UV 引脚上㊂在左下角的界面中输入数量,可以调整贴图的比例以适应模型的大小㊂2.4㊀交互设计㊀㊀本系统设置了第一人称的视角,带上VR 眼镜之后,仿佛置身于现实场景中㊂参观者通过对手柄的控制,实现走㊁跑㊁跳跃㊁转向㊁瞬移等运动效果,模拟真实场景中人的基本运动动作㊂系统添加了对话系统㊂当人物走进特定的区域,或者点击场景中的某个道具,画面中会出现相关的校园介绍㊂为了增加参观者的体验感,这些内容以动态文字㊁动画视频结合的方式呈现,伴以适合的音乐,提升氛围感和视觉效果㊂系统设计了自动导航,默认情况下顺着设计好的路线进行漫游㊂通过右上角的同步小地图,体验者可以一目了然地掌握所在位置㊂同时,考虑到校区区域范围大,在制作系统时,设计了通过快捷键或者操作VR 设备配套的手柄,可以跳转到不同的校园区域,精准定位到各场景,实现空间的交互㊂为了添加趣味性,系统特地增加了一些交互小游戏㊂比如在漫游到湖心亭的时候,体验者通过手柄射线点击UI 界面上的按钮,开启材质贴图的样式和颜色的切换功能,欣赏由 一键换装 带来的春夏秋冬不同的风景㊂2.5㊀多视角角色的创建和切换㊀㊀高职院校各类实训室㊁工作室的建设,也体现学院的成果和特色㊂系统特意增加了室内漫游的内容,因此系统需要实现360ʎ室外场景自由旋转查看的功能和用于室内漫游的角色,以及两种角色相互切换控制权的设置㊂在UE4中选择蓝图类创建Pawn,创建一个能被操控的角色㊂在编辑界面中,添加组件里面新建弹簧臂组件㊂以这个点做一个牵制,以弹簧臂组件为父类,添加摄像机组件为子类,弹簧臂就能牵制摄像机进行360ʎ的旋转查看㊂接着点击弹簧臂组件,在细节面板中勾选使用Pawn 控制旋转,弹簧臂会跟着鼠标进行旋转㊂接下来,通过蓝图输入一些控制逻辑,来实现鼠标输入的事件㊂在事件列表界面中,输入Turn,调取 输入轴Turn ;再输入LookUp,调取 输入轴LookUp ㊂将 输入轴Turn 里面的Axis Value 连接关联的 添加控制器Yaw 输入 ,其中Yaw 设置的是Z 轴㊂将Lookup 连接关联的 添加控制器Pitch 输入 ,Pitch 对应的是Y 轴㊂设置完成之后,摄像机就可以跟随鼠标旋转㊂接着把蓝图类放置在场景中,调整位置㊁高度㊂可以通过调整摄像机的目标臂长度的数值,将视角调整得远或者近一些㊂设置完成回到场景,在细节面板中,自动控制玩家选择 玩家0 ㊂保存文件进行编译,查看设置效果㊂如果旋转生硬,可以在蓝图类中选择弹簧臂组件,启动摄像机旋转延迟㊂这样旋转角度时,就会更加丝滑自然㊂接下来继续创建第二个用于室内场景漫游的角色㊂在内容浏览器中单击鼠标右键,选择蓝图类,创建一个有碰撞的Actor 角色,用来模仿人在场景中真实漫游㊂先添加弹簧臂组件和摄像机㊂摄像机放在弹簧臂组件的子类里面,但弹簧臂长度要改成0,用来模拟人的头部旋转查看场景㊂在右侧的编辑面板中,勾选 使用Pawn 的控制旋转 ㊂在设置完Z 轴Y 轴坐标后,还需要设置角色前后左右的移动㊂在场景漫游角色的事件图表界面中,添加 输入轴Move Forward 和 输入轴Move Right ,再调出 获取控制旋转 ,在Return Value 右键引出 分割结构体引脚 ,使用Z 轴Yaw 创建旋转体,Return Value 中获取向前向量,再获取向右向量Add Movement,添加移动输入㊂系统已经封装好能够让角色移动的蓝图节点,只要传入对应的参数即可㊂设置完成之后,当按下键盘W,就会返回数字+1,按下S 就会返回数字-1,如果没有输入,就会返回数字0㊂有数值之后,角色就会移动㊂当按下W 键,传入的是+1,移动的方向就会参考向控制器正前方移动;当按下S 键,传入的是-1,向前的向量乘以-1,变成向后的向量,就会向后移动㊂同样的原理,按下A 键输入的是-1,向左移动;按下D 键输入的是+1,向右移动㊂将设置好的Actor 角色拖动到场景中编译测试㊂如果角色移动速度或快或慢,可以在Character Movement 组件中设置最大行走速度,改成适合的数值即可㊂最后,设置两个角色控制权的切换㊂为了能够快速地实现功能,可以把这些蓝图写在关卡蓝图里面㊂打开关卡蓝图界面,先创建两个自定义事件,一个是切换到场景漫游,另一个是切换到360度自由查看㊂接下来将两个蓝图类拖拽到关卡蓝图界面㊂新建 获取玩家控制器 节点,连接 使用混合设置视图目标 ,引脚连到 切换到场景漫游 ,再将 场景漫游角色 连接到New View Target,Bland Time(混合时间)设置成2.0㊂设置的效果是经过2s时间,将当前的画面,混合到新的画面㊂Bland Func(混合函数)选择 VT混合交叉缓动 ,就会有缓动效果㊂再用同样的方法,完成从另一个角色的跳转设置,实现2个镜头之间的混合㊂之后,在事件图表界面中输入F键㊁空格键和键盘,直接跳转到键盘事件,用FlipFlop制作一个流程控制㊂按下F走A,再按一下走B,再按一下再走A,往复循环的功能㊂实现由A引出切换到场景漫游,由B切换到360ʎ全景漫游㊂2.6㊀场景中播放视频㊀㊀为了更好地展示和介绍学院信息,系统在场景中设置了几处通过屏幕播放视频的组件㊂先提前制作好相关的mp4格式的视频文件㊂在内容文件夹里面创建新文件夹存储相关文件㊂在空白处单击鼠标右键,在弹出的快捷菜单中选择Media里面的Media Player㊂再次单击鼠标右键,在弹出的快捷菜单中选择创建蓝图类,选择Actor角色,命名之后双击打开编辑界面㊂在左侧的组件中选择Cube,调整尺寸大小,做成类似显示屏的模型,用来播放视频使用,再根据需求设置材质㊂在关卡蓝图中,调出Event BeginPlay事件㊂创建变量,选择Media Player中的Object Reference对象引用㊂在默认值中选择创建的Media Player㊂再将Media Player拖入编辑区,拖出引脚连接Open Source 打开源㊂在下方选择需要播放的视频㊂再将创建的Actor拖入场景,并编译保存㊂此时场景中可以播放视频画面,但缺少声音㊂这是因为这种播放视频的原理是将视频作为材质附在模型上㊂因此需要再设置声音㊂双击打开Actor编辑界面,在Cube组件中找出Media Sound组件㊂在编辑器的Media Player里面找到创建的播放器㊂再次编译,视频画面和声音都同步出现了㊂3 结语㊀㊀本系统使用了三维软件㊁虚幻引擎和VR设备,创建了校园的虚拟现实漫游系统,对现实场景数字化构建㊁虚拟交互体验,进行了实践操作㊂由于相关技术难度较大,更新换代较快,目前国内的研究还需要学习和补充一些国外的技术和思维㊂随着技术的发展,还会有更多的虚拟数字化应用,适用于更多不同的领域,拓展时间和空间的范围[4]㊂参考文献[1]叶玉萍.基于虚拟现实技术的三维校园漫游系统研究[J].电脑与信息技术,2020(28):14-16. [2]庄姗姗.基于虚拟现实技术的漫游校园VR系统的研究与开发[J].信息记录材料,2021(22):227-229. [3]苏雨晴,李彦雪,严进轩.虚拟现实技术在校园景观漫游中的应用研究[J].现代园艺,2022(7):121-123.[4]刘崧印,朱学芳,李川.基于VR技术的虚拟图书馆全景漫游系统的设计与实现[J].图书馆学研究, 2022(11):47-56.(编辑㊀沈㊀强)Design and implementation of3D campus roaming system based on virtual reality technologyZhang YutingSchool of Artificial Intelligence and Information Engineering Jinken College of Technology Nanjing210000 ChinaAbstract Taking JinKen Vocational and Technical College as an example the system uses3ds Max software to create a three-dimensional model uses Photoshop to process photos Substance Painter to process material maps and then exports the model to the Unreal Engine4virtual engine to complete the construction and operation of the entire scene. Apply Unreal Engine4 s own blueprint visualization script or C++language add various human-computer interactions and then connect to VR devices.Through the control handle complete an immersive virtual reality campus roaming system.Key words virtual reality roam Unreal Engine4。
基于SuperMap的三维虚拟校园设计与实现
第35卷第1期2021年1月北京测绘BeijingSurveyingand MappingVol35No1January2021引文格式：刘永轩•基于SuperMap的三维虚拟校园设计与实现北京测绘，2021,35(1):2023.DOI：10.19580/ki.1007-3000.2021.01.005基于SuperMap的三维虚拟校园设计与实现刘永轩12(1.北京市测绘设计研究院，北京100038； 2.城市空间信息工程北京市重点实验室，北京100038)［摘要］本文基于SuperMap软件，以山西师范大学校区为例，通过虚拟地表的生成、三维建模、纹理贴图等方法，打破了时空的限制，直观地展现了交互式三维校园场景，实现了校园三维虚拟场景的缩放、旋转、漫游操作等功能，达到了模拟现实的效果，并可作为数字化校园的基础平台，拓展现实校园的时间和空间维度，提升传统数字校园的运行效率，扩展传统数字校园的业务功能，最终实现教育过程的全面信息化，从而达到提高校园管理水平和效率的目的。
［关键词］SuperMap；三维虚拟现实；数字校园［中图分类号］P208［文献标识码］A0引言扩展人类空间认知手段和范围是三维地图的本质目的，作为三维虚拟现实的基础，三维虚拟场景建模与仿真技术受到越来越多的重视，并得到了广泛的应用。
目前数字地图技术在国内外得到了广泛的应用，美国、日本、欧洲的许多大中城市均实现了地图的数字化，国内各大城市地图也基本实现了数字化,而且国内很多高校都建立了自己的三维校园模型，如武汉大学、北京大学、山东科技大学、福建师范大学等。
数字地图技术日渐成熟,并得到了快速发展。
但早期的数字化地图，仅体现为文本地图的数字化，本质上还是一个二维平面地图，而且数字化的方法也较为简单。
而新兴的数字三维地图技术，将以直观的三维形式展现地图，可以生动地展现真实的校园景观，实现了三维地形和三维景观的有机叠合，使真实感大为增强，给用户带来强烈的视觉冲击,获得身临其境的体验，从而成为校园内新的信息源［1］。
西科大临潼校区三维虚拟校园系统设计实现
Ｊ ａ ｎ ． ２ ０ １ ４
文章编号 ：１ ６ ７ ２— ９ ３ １ ５ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １— ０ ０ ６ ７— ０ ４
西科 大 临潼 校 区三维 虚 拟 校 园 系统 设 计 实现
马 天 ， 韦 冠
（ 西安科技大学 计算机科学与技术学 院， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ５ ４ ）
．
３ Ｄ ｖ ｉ ｒ ｔ ｕａ ｌ ｃ ａ ｍｐ ｕｓ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗａ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＶＳ ２ ０ ０５ ａ ｎ ｄ ＯＳ Ｇ， ａ ｎ ｄ ａ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏｒ ｆ
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基于Unity3D的虚拟校园漫游系统设计与开发
基于Unity3D的虚拟校园漫游系统设计与开发本文将介绍一个基于Unity3D的虚拟校园漫游系统的设计与开发，该系统旨在为学生提供一个全面的、真实的、数字化的校园体验。
通过该系统，学生可以在一个虚拟的3D环境中进行校园漫游，并了解学校的各个设施、活动和服务。
一、需求分析针对学生在现实中难以深入了解学校的各个方面的问题，我们开发出该虚拟校园漫游系统，学生可以通过系统来更全面地了解学校内部设施、服务等内容。
首先，我们需要为该系统制定以下需求：1. 3D环境：系统应该提供一个逼真的3D环境，使学生能够沉浸式地欣赏学校的各个方面。
2. 校园漫游：学生可以自由地在校园中漫游，了解各个部分的内容。
3. 交互式探索：学生可以通过与虚拟环境进行交互，与学校教职员工进行互动交流。
4. 多终端支持：该系统应该可在不同终端上运行。
5. 网络学习资料：该系统应该还提供帮助学生学习的各种资料。
6. 同步更新：该系统应该与实际学校内部设施、服务的更新同步，保证内容的准确性和完整性。
二、系统设计在系统设计方面，我们主要有以下几点考虑：1. 3D环境：我们需要使用Unity3D平台，通过3D模型构建模型各个视图。
这可以通过整合学校的室内外结构来实现。
2. 交互式探索：我们将通过展示各个场景和制作问答或难题来激发学生的兴趣，实现学生与学校的交互。
3. 多终端支持：我们需要配置服务器来支持多人在线游戏，以支持不同计算机和终端的用户。
4. 网络学习资料：我们将提供学习资料，如文章、视频、其他课程资源等，以帮助学生更好地了解学校内部内容。
5. 同步更新：我们将支持将更新内容同步到已经构建的环境中，确保环境的准确性。
三、系统开发1. Unity3D环境搭建：我们需要使用Unity3D来创建3D模型，制作视觉效果和交互式内容，这需要环境的搭建。
2. 场景建模：我们需要使用纹理、材料和贴图来创建模型，添加场景元素，制作可以交互的对象，这需要较高的制作技术水平。
基于VRML的3D虚拟校园漫游系统设计
于 了 解 场 景 细 节 ， 一 个 用 于 俯 视 整 个场 的 发 生 。 应 器 节 点 通 过 路 由可 以 将 消 息 另 感
送 到 指 定 的 节 点 ， 果 需要 支持 复 杂 事件 ， 如 场 景 光 源 用于 增加 场 景 的 空 间 感 。 ＤＳ 则 可 以 将事 件 Ｅ ｅ ｔｎ １ 本 节 点 进 行 处 ３ ｖ ｎＩ￣脚 ］
关键词 ： 虚拟现 实 数字校 园 漫游 Ｖ Ｍ Ｒ Ｌ 中图分类号 ： Ｐ １ ９ Ｔ ３ ． ９ 文 献标 识码 ： Ａ
文章编 号 ：６ ４ ９ Ｘ ２ １）２ｃ一 ０ ２ Ｏ １ ７—０８ （０ ０ （） ０ ３ 一 １ ０
１引言
建和 体验 虚 拟世 界 的计算 机 系统 ， 利用 计 它
动 态 数 字 虚 拟校 园 漫 游 系 统 ， 对 三 维 建 ３ １ Ｒ Ｌ 并 ． Ｖ Ｍ 文件 的优 化
模 、 染 、 态 网 页优 化 进 行 了研 究 。 渲 动
场 景 文 件 含 有 大 量 冗 余 数 据 ， 必 要 对 其 有
２ＶＭ 与三维建模及 其渲染 Ｒ Ｌ
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控 制 ， 更适 于通 过ＥＡ１ 口与Ｊ ｖ 语 言相 则 接 ａａ
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本 文基 于 ＶＲＭＬ实 现 了 一 种 可交 互的
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三 维建 模 和 渲 染 完 成 之后 ， 出 的ｗｒ 导 ｌ
结 合 实 现 。 文 的 虚 拟 校 园漫 游 系 统 采 用 本 Ｊ ＤＢＣ 式建 立ＶＲＭＬ、 ａ ａ 方 Ｊ ｖ Ａｐ ｌｔ ｐｅ和数 据 库 的 连 接 ， 现 了 比一 般 校 园 网 中 更 直 观 实 的查 询功 能［。 ４ Ｊ 本 文 的 虚 拟 校 园场 景 文 件 很 大 ， 了 为 利 用 了Ｖ ＲＭＬ 的Ａｎ ｈ ｒ 点 ， 而 简 洁 地 ｃ ｏ节 从
基于Unity3D的虚拟校园漫游系统设计与开发
基于Unity3D的虚拟校园漫游系统设计与开发虚拟现实（VR）技术已经逐渐成为了教育领域的热点话题，而基于Unity3D的虚拟校园漫游系统正是其中的翘楚。
本文将对虚拟校园漫游系统的设计与开发进行详细解读，旨在全面介绍其相关技术、应用范围以及未来发展方向。
虚拟校园漫游系统是一种基于VR技术的校园仿真系统，通过模拟真实校园环境，使用户能够在虚拟世界中进行校园漫游，实现对校园环境的深度了解与体验。
通过虚拟校园漫游系统，用户可以在虚拟环境中参观校园各处建筑，了解校园文化和生活，感受校园氛围，甚至进行一些虚拟实验和交互活动。
这种系统不仅可以为在校学生提供更加直观的学习和生活体验，还可以为准备进入该校的学生提供一个更好的了解校园环境的机会。
虚拟校园漫游系统基于Unity3D引擎进行开发，Unity3D是一款跨平台的游戏开发引擎，拥有强大的图形渲染能力和便捷的开发工具，非常适合用于虚拟校园漫游系统的开发。
下面将详细介绍在虚拟校园漫游系统的设计与开发中，如何利用Unity3D引擎进行相关工作。
在虚拟校园漫游系统的设计中，需要对校园环境进行建模和渲染。
利用Unity3D引擎的强大渲染能力和丰富的素材库，开发者可以轻松地对校园环境进行建模和渲染，包括校园建筑、植被、道路等。
Unity3D还支持灯光和阴影效果的实时渲染，可以使虚拟校园环境看起来更加真实。
Unity3D还提供了丰富的互动元素和特效，可以为虚拟校园漫游系统增添更多的趣味性和真实感。
在虚拟校园漫游系统的开发中，需要对用户交互和控制进行设计。
通过Unity3D引擎的虚拟现实技术，可以实现用户在虚拟校园环境中的自由漫游和交互操作。
开发者可以利用Unity3D提供的虚拟现实交互接口，设计用户的手势和动作控制方式，使用户可以通过手势、头部运动等方式与虚拟环境进行交互。
Unity3D还可以结合VR设备，使用户能够通过头戴式显示器和手柄设备进行更加直观和逼真的虚拟校园漫游体验。
VR全景校园互动系统的设计与应用
VR全景校园互动系统的设计与应用随着虚拟现实（VR）技术的不断发展，VR技术在教育领域的应用也越来越广泛。
VR全景校园互动系统是一种新型的校园教学和宣传工具，它通过虚拟现实技术为学生提供了更加直观、生动的学习环境，帮助他们更好地了解校园环境和学校的教学资源。
本文将就VR 全景校园互动系统的设计与应用进行探讨。
一、系统设计1. 技术原理VR全景校园互动系统的设计基于虚拟现实技术和全景摄像技术。
利用全景摄像技术对学校校园进行全景拍摄，将校园的各个区域、建筑、景观等都拍摄下来；然后，利用虚拟现实技术将这些全景图像进行处理，使得用户能够通过VR设备进行互动式体验，仿佛身临其境般地走进校园中，实现虚拟游览、学习和交流。
2. 系统构成VR全景校园互动系统主要包括以下几个部分：全景摄像设备、数据处理平台、VR设备、互动界面和应用平台。
全景摄像设备用于对校园进行全景拍摄，数据处理平台用于对拍摄的全景图像进行处理和存储，VR设备用于提供虚拟现实体验，互动界面用于用户与系统的交互操作，应用平台则是系统的集成和管理平台，用于发布、管理和维护系统的应用内容。
3. 用户体验在系统设计中，用户体验是一个非常重要的方面。
VR全景校园互动系统要求用户通过VR设备能够体验到校园的真实感和互动体验，因此在系统设计中需要注意提高全景图像的清晰度和逼真度，设计简洁、易操作的互动界面，提供便捷、流畅的操作体验。
二、系统应用1. 教学应用在教学方面，VR全景校园互动系统可以为学生提供更加直观、生动的学习环境。
学生可以通过VR设备进行虚拟游览，参观校园的各个区域和景点，了解学校的历史、文化和学习资源。
教师也可以利用系统中的全景图像为学生进行虚拟实验或实地考察，提高教学的趣味性和直观性。
2. 宣传展示在宣传方面，VR全景校园互动系统可以为学校的宣传和展示工作提供更加生动、全面的展示方式。
学校可以将校园的各个区域和建筑通过虚拟现实的方式展示给公众，以吸引更多的学生和家长关注学校。
校园虚拟系统的设计与实现
校园虚拟系统的设计与实现在如今这个科技飞速发展的时代，校园生活也在悄悄发生着变化。
要说最让人期待和兴奋的，那肯定得是校园虚拟系统的设计与实现啦！就拿我前段时间的一次经历来说吧。
我去参加一个学校的开放日活动，看到孩子们在课堂上还只是对着书本和黑板学习，老师讲得费劲，学生听得也有点吃力。
我当时就在想，如果能有一套超级厉害的校园虚拟系统，那该多好啊！咱们先来聊聊这个校园虚拟系统的设计思路。
它得像一个魔法盒子，能把各种知识变成有趣的场景和互动体验。
比如说，上历史课的时候，不是干巴巴地讲那些过去的事儿，而是让学生们仿佛穿越回古代，亲眼看到秦始皇统一六国的壮观场面，亲身感受一下唐朝的繁华街市。
再说说数学，那一堆堆的公式和定理，多让人头疼啊！有了这个虚拟系统，数学难题可以变成一个解谜游戏，每解开一道题，就像找到了打开宝藏的钥匙。
还有语文课，诗词歌赋不再是死记硬背，而是在美丽的山水之间，和诗人一起感受他们的喜怒哀乐。
这个系统的实现可不容易，得有强大的技术支持。
首先，要有超级厉害的图像和声音处理技术，让虚拟的场景和人物看起来、听起来就跟真的一样。
还有，数据的安全也特别重要，可不能让学生们的信息泄露出去。
另外，系统的操作得简单易懂，不能让老师和学生们对着复杂的界面发愁。
比如说，老师可以轻松地创建自己的教学场景，学生们能方便地和小伙伴们在虚拟世界里合作完成任务。
而且呀，这个系统还得能根据每个学生的学习情况，提供个性化的学习方案。
就像我邻居家的小孩，他数学特别好，语文稍微弱点。
那系统就能给他多推送一些语文方面的有趣学习内容，帮他提高语文成绩。
再想象一下，体育课也能在虚拟系统里上！学生们可以在虚拟的操场上参加各种比赛，和世界各地的小伙伴一起竞争，那得多带劲！当这个校园虚拟系统真正实现的时候，学校会变成一个充满惊喜和探索的乐园。
学生们不再会觉得学习是件枯燥的事儿，而是像玩游戏一样充满乐趣。
老师们也能更轻松地传授知识，看着学生们一点点进步，心里那叫一个美！总之，校园虚拟系统的设计与实现，将会给我们的校园生活带来翻天覆地的变化，让学习变得更加有趣、高效。
虚拟校园人机交互设计与实现基于Unity3D说明书
Design and Implementation of Human Computer Interaction in 3D Virtual CampusBased on Untiy3DLi WangDepartment of education science and technologyShanxi Datong UniversityDatong, Chinae-mail:********************Abstract—The 3D virtual campus is the foundation of campus digitalization. The three-dimensional virtual campus can not only simulate the real campus scene, but also has a strong human-computer interaction function, can be used to control the virtual characters through the mouse and keyboard to roam the campus. This paper takes the virtual campus of Shanxi Datong University as the object, introduces the system development tools and the development process, and analyzes the realization method of the human computer interaction in virtual roaming.Keywords-Untiy3D; virtual campus; human computer interactio; roam; C#I.I NTRODUCTIONVirtual campus roaming system is a virtual campus environment, which is based on realistic vision, hearing and touch. It is a real or virtual simulation of virtual space, the user with some equipment in virtual environment for virtual roaming, can be from any point of view to observe the virtual environment, thus resulting in the feeling of immersive [1]. Through the virtual campus, users can close to the campus construction, familiar with the campus environment, in-depth understanding of campus culture. Virtual campus can enhance the popularity of the school, promote the development of the school, it is also the basis for the realization of digital campus, can be used as an auxiliary tool for school planning.The paper designs the virtual campus roaming system of Shanxi Datong University is a three-dimensional virtual campus system which has the visual, auditory, and has a strong interaction. This paper systematically analyzes the function realization of human-computer interaction in virtual ramble; the user can use the mouse and keyboard to choose to visit the building, can use the navigation map to locate the position, and can realize the scene change by clicking on the button. The user can walk and enjoy the campus scenery, but also into the room to understand the teaching environment, music commentary added, can ease the user's the dull mood of travel, so that users have a feeling of immersive.II.R ELATED TECHNOLOGIES TO ACHIEVEINTERACTIONThe article uses Unity3D as the development platform and C# as the programming language to design the human computer interaction. Unity3D supports C# and JavaScript two programming languages, in which C# is more in line with the Unity3D’s programming habits. C# is an object-oriented programming language with simplicity and security. It has the advantages of Visual Basic, C++, Delphi, and Java and so on [2]. Unity3D is a standard commercial engine, its powerful; one of the notable features is cross platform development. Unity3D can run in the OS Mac or Windows operating system, in which the two operating systems, in addition to some differences between the client and the interface, the engine itself has no difference, for all types of developers to provide a convenient[3].III.O VERALL DESIGN OF THE VIRTUAL C AMPUSThe development of the system uses the idea of software engineering, first of all, the campus geographic data is collected, and the camera is used to capture the scene; And then uses the accurate data of the campus, using AutoCAD to draw the map of the campus, so as to determine the space position of virtual campus; then uses 3ds Max to model, map and add lights on the campus, then the generated scene files are translated into Unity3D compatible format ".fbx"; And then in the Unity3D to carry out the campus roaming system design, including interface production, roaming interactive design and voice. Roaming interaction is the key point of this system, and it is also the focus of the article. Complete the above content, finally to optimize the system, packaged and released into executable file.IV.D ESIGN AND IMPLEMENTATION OF VIRTUAL CAMPUS HUMAN COMPUTER INTERACTION Roaming interaction is the key to the design and implementation of virtual campus. Through human-computer interaction can be achieved through the mouse and keyboard to control the virtual human walking, make users choose to visit the building, can use the navigation map to locate the position, and can realize the scene change by clicking on the button, so as to achieve the purpose of autonomous roaming.The objects in Untiy3D must bind the script to realize the logical judgment, complete the corresponding function.A script is equivalent to a component. The Inspector area of the object can be dragged only when the object is bound to the script. The programming language used in this article is C#. Specific design process is shown in figure 1.International Conference on Education, Management, Computer and Society (EMCS 2016)Figure 1. virtual campus design flow chartA.Map navigationThe definition of map's width and height are 128 pixels，This map is a two-dimensional planar scaling map of the 3D scene. When visitors are in a strange three-dimensional scene, you can use it for navigation and positioning. This small map can show the location of the visitor in real time, it contains all the map of the scene; it will bring great convenience for visitors. The map navigation of this system is realized by NGUI. Steps are as follows:Select the top view of the scene in the 3D view in unity, and then the interception of top view as the screenshot, thescreenshot as small map template, zoom the screenshot, named map. To ensure that the mask and background image of equal size, its middle is a white circle, and the other parts of the alpha are transparent. The last is the small marks of roles.1)Render Texture.1First create a “UI” under “MainCamera”, select “NGUI->Open the UI Wizard”, save these settings, click “Create Your UI”. Then the “Panel” under “Anchor” ischanged to "MiniMapRenderPanel".2Creat e an “Atlas”, select “NGUI->Open the Atlas Maker”, to modify the name of “Atlas” on the new pop- up interface, click on the full map, then click “Create”.3Under “MiniMapRenderPanel”to build a “sprite”, select “NGUI->Open the Widget Wizard”, select the new ly built Atlas, Select “Sprite” in “Template”, select “map” in “Sprite”, and other options are set to default.4Create a new “Textur Render” in the resource, select “Assets->Create->Render Texture”, named “MiniMapRenderTexture”.5Set the camera. Production materialCreate a Shader, select “Assets->Create->Shader”. The code is as follows: Shader "Transparent/Mask" // the shader’s path and name{ Properties // Sets up the rendering properties{ _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {} _Mask ("Culling Mask", 2D) = "white" {} _Cutoff("Alpha cutoff", Range (0,1)) = 0.1 } SubShader { Tags {"Queue"="Transparent"} Lighting Off ZWrite Off Blend Off AlphaTest GEqual[_Cutoff] Pass { SetTexture [_Mask] {combine texture} SetTexture [_MainTex] {combine texture, previous} } }}Create a “material”, select “Assets->Create->Material”，then select “Shader”.At this timethe interface will appear the Base（RGB）and the Culling Mask，Drag the Render Texture to the Base（RGB），Drag the white circle to the Culling Mask. Use NGUI to create a map at the top right corner of the interface. Createa “Panel”below the top right corner of the “Anchor”, named “MiniMapPanel”, Then add two “Sprite”and one “Texture”, One of the “Sprite”is a round box, and theother “Sprite” is a small arrow，“Texture” used to receivethe material display graphs.Create a “MiniMap” script code as follows: usingUnityEngine；using System.Collections；public class MiniMap MonoBehaviour { // Use this for initialization public GameObject point；// Player logo little arrow public GameObject map；// Map panel private GameObject hero； // Control figures//public GameObject terrain；private float miniMapScaleRatio；// Map and real terrain size ratio void Start () { map.transform.localScale = new Vector3(Screen.heigh;Screen.height;1) hero = GameObject.Find("/Droid Girl u3")； GameObject terrain= GameObject.Find("DiMian")；Terrain script = terrain.GetComponent<Terrain>()；miniMapScaleRatio=float)map.transform.localScale.x/script.terrainData.size.x； } // Update is called once per frame void Update () { if (hero && point && map) { point.transform.rotation=Quaternion.Euler（0；0；-hero.transform.rotation.eulerAngles.y)；tor3() { x = -hero.transform.position.x *miniMapScaleRatio； y = -hero.transform.position.z * miniMapScaleRatio； z = 0； } }The autonomous roaming map is shown in Fig .2.Figure 2. Autonomous roaming mapB.Collision detectionCollision Detection is also known as interference detection or contact detection, it is a kind of technology that can check the collision or interference that may occur during the movement of an object. The main purpose is to avoid collision or interfere with the occurrence of the original motion event. Collision detection is an essential technology to realize the virtual campus roaming. In orderto guarantee real-time performance, the most commonlyused detection method is AABB (Axially Aligned Bounding Box). The specific method is to use a cube or a sphere wrapped 3D object, and then according to the packing box distance and location information to calculate whether the collision occurred. The collider is divided into three categories: Static Collider, Rigid body Collider, Kinematic Rigid body Collider.In Untiy3D, the role controller can detect the collision between the object. When using it, you need to call the parent class method OnControllerColliderHit() for detection. In the parent class, using the hit.gameObject reference, you can obtain the game object after the role of the controller component of the crash. Code for collision detection is as follows: using UnityEngine；using System.Collections； public class Test ：MonoBehaviour // Object name for active collisionpublic String castName = null； // the name of the object receiving the collisionpublic String receiveName = null；void Start(){ } void Update(){ } void OnGUI(){ if(castName!=null&& receiveName !=null) {GUI.color = Color.black；// Set the color to black// Display names of active collision object and receiving collision bel(new Rect(100,100,200,30),"object name for active collision" + castName)；bel(new Rect(100,200,200,30),"the name of the object receiving the collision" + receiveName)；}if(receiveName== "Cube1"){Application.LoadLevel("RenWuXingZou")；} }void OnControllerColliderHit(hit:ControllerColliderHit) {public GameObject hitObject；hitObject = hit.collider.gameObject；if(!.Equals("Terrain")) {castName = ；receiveName = ；}}Use the keyboard and mouse to interact In the process of autonomous roaming, the interaction between the mouse and the keyboard is a must. Rely on the mouse and keyboard to achieve the camera angle adjustment, the front, rear, left and right of the four directions of change. The realization of these functions provides a guarantee for the autonomous roaming.In the autonomous roaming mode, the virtual human "forward" and "backward" are controlled by the "W" and "S" key, and the "A" and "D" key control the virtual human to rotate and rotate to the left. On this basis, user clicks the right mouse button to achieve the "circle of view"; user slides roller can make the visual angle closer or push away. Keyboard interaction code is as follows: void Update(){// forwardif(Input.GetKey(KeyCode.W)){ n.Translate(0,0,5 0 * Time.deltaTime,Space.Self)；} // backwardif(Input.GetKey(KeyCode.S)){ n.Translate(0,0,-50 * Time.deltaTime,Space.Self)；} // turn leftif(Input.GetKey(KeyCode.A)){ n.Rotate(0,-220 * Time.deltaTime,0,Space.Self)；} // turn rightif(Input.GetKey(KeyCode.D)) {n.Rotate(0,220* Time.deltaTime,0,Space.Self)；}}System optimization and its publicationIn the system optimization, adjusts Clipping Planes of the Main Camera range small, so that the visual field of vision will be reduced, the processor pressure will be effectively reduced.The establishment of a virtual campus system is to be placed on the Internet to allow users to experience, so it is necessary to publish the system. The specific process is as follows: In the Windows system, “File->Build Setting” is required to click on the menu bar, after clicking on it will appear a scene editing list, Click on the various scenes in the project panel and drag them to the editor's list, the figures behind scenes show the order of rendering. "0" is the first scene to be rendered. Click on “Build” system will be released.V.C ONCLUSIONSInteractive design is the key to realize virtual roaming, and also the advantage of virtual reality technology. It can bring immersive experience for the user, and enhance the interaction of the system. The interactive technology of virtual roaming mainly uses the mouse, keyboard to interact, detect the collision, navigation map, etc... In this paper, the interaction between the mouse and the keyboard and the detection of the collision is analyzed in detail, which provides a reference for the research and practice of the virtual roaming technology.AcknowledgmentThis article belongs to Shanxi Province Education Science “Twelfth Five Year Plan”--“Research on construction technology of 3D virtual campus roaming simulation system based on Unity3D” (item number: GH-13092) stage research results, and is supported by the Shanxi Datong University youth project--“Design and implementation of virtual campus roaming system based on Virtools in Shanxi Datong University”(item number: 2013Q1).R EFERENCES[1]X.C.Shen, T.Y.Xie, L.D.Huang, Design and implementation ofvirtual campus roaming system based on 3DSMax&3DVRI, J.Modern educational technology. 2012(10).[2]Beida Jade Bird. C# and its characteristics,/training/29.html,2012.[3]YuSong Xuan. Unity 3D game development. 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三维虚拟校园交互系统的设计摘要：该文的“数字校园”研究里引用了虚拟现实技术，分析虚拟现实技术国内与国外应用发展状况，并在此基础上，提出了一套基于3drc、sketchup和virtools之上的三维虚拟校园漫游系统的解决方法，达成了视景仿真体系的虚拟性。
有两大主要的研究内容：①三维虚拟校园情景数据库的建立，②互动三维场景体系的设想与实践。
关键词：虚拟现实；虚拟校园；3drc；virtools；三维重构；wii the design of 3d virtual campus interactive systems shen guojun(enshi polytechnic,enshi445000,china)abstract:in this paper,”digital campus” refers to virtual reality technology to analyze the development of domestic and foreign applications of virtual reality technology,and on this basis,the proposed three-dimensional virtual campus a 3drc,sketchup and virtools above roaming system solution,reached a virtual visual simulation system.there are two main research contents:①the establishment of the three-dimensional virtual campus scenario database,to ② interactive 3d scenes system of ideas and practice.keywords:virtual reality;virtual campus;3drc;virtools; three-dimensional reconstruction;wii一、引言虚拟现实（简称为vr），也可叫做灵境技术，这是一类较高级的计算机人机界面，基本特性有构想性、交互性与沉浸性。
虚拟现实技术由语音识别、微电子技术、软件工程、多媒体技术、视觉生理学、仿真技术、计算机图形学、计算机视觉、传感与测量技术、计算机技术以及合成技术、网络技术、人机接口技术及人工智能技术等多种高新技术集合而成。
虚拟现实技术出现后，最初与大量领域内显现出庞大的社会、军事以及经济效益，其与多媒体、网络并称为三大21世纪最具应用潜力的技术。
二、背景技术的介绍随着虚拟现实技术不断进步，三维场景互动与建模的技术也有大步进展。
我们需确保用优良的建模工具得到精准的模型，选择优良的三维场景互动道具来创造出具有真实感的系统。
下文对于三维场景互动、有关的建模以及wii等进行了详细阐述。
三、三维虚拟的校园情景数据库的构建（一）系统的组成系统的组成有以下几部分：1.采纳三维模型的重新构建道具3drc得到三维模型，3drc主要针对建筑物存在的图片序列自主形成*.wrl格式三维的侧面模型；2.选择sketchup道具将成型的*.wrl格式的侧面模型继续组织起来，同时对贴图进行美化，最终得到建筑物整体的三维模型，其格式是*.skp；3.选择3dsmax创建模型道具将*.skp格式的文档转换一下格式，成为*.nmo格式的文件，从而达到三维场景文件格式的需求；4.使用google earth对高校的校园地表截图，并对其导入photoshop进行处理从而得到地表贴图。
采用3dsmax创建模型的道具得到高校得校园地表弯曲的面，接着进行处理获得高校的校园三维虚拟情景的地表构成；5.设计高校校园的三维虚拟场景中需要使用到的标签，包括logo、me和label等；6.通过对场景数据库组件进行整合，设计出整个三维虚拟校园的场景结构。
（二）三维模型的重构与处理虚拟现实建模技术一般有三种重构方式：1.参考几何建模技术(geometry-based modeling)。
2.参考图像建模技术(image-based modeling)。
3.参考结合几何同图像建技术(geometry&image-based modeling)。
构造创建虚拟的校园系统模型，通常采纳通过图像序列的建立模型的技术当作最基本的建模途径。
本位选择的建模软件3drc与以往的商业建模软件存在差异，3drc即为用已经存在科学计算作为理论基础，通过数学计算获得三维模型的重新构建，从而其构建的三维模型的途径与别的商业建模软件相比，它的科学性和真实性更显得强烈。
该系统大部分选择贴图的途径来达成，分析校园建筑物外部景观，考虑到现实，有3种选择贴图素材的途径：1.选择sketchup素材库里的贴图sketchup素材库的贴图种类较为多样，也符合建筑物的贴图，所以贴图过程中许多贴图都是来自其自身的素材库。
2.选取照片的截图。
因为建筑物的外观构造比较独特，要进行图像纹理的划分。
例如，高校的校园建筑物牌匾，一般选择专家设计，而且要是手写的，为的是尊重实际，此课题选择有关的图像纹理进行分割的途径，还有图片的部分截图，最终获得牌匾。
3.自主设计的贴图。
为使得虚拟现实更为真实形象，能够选择独特的建筑物地点设计等做出独立的设计，就像网络中心以及建筑物的砖墙等，均能够选择photoshop开展单个设计。
四、互动三维场景系统的设计与实现（一）系统的总体设计本系统是对虚拟交互系统的完整体系功能与设计分类别开展说明。
三维的虚拟校园系统通常有3类功能版块：三维飞行、三维漫游以及三维查询。
这里面三维查询板块有模型查询以及分类查询两类，分类查询能够对校园内不同的区域进行查询，模型查询是通过系统能够阅览的高校校园已经重构的三维模型；三维飞行模块基本上选取的绕点运行，是参考原来规划好的路径进行三维虚拟校园的俯瞰，且依照要求的路径朝某个目标开展模型运动；三维漫游模块达成了8个视角的三维视觉效果，通常为往前、往后、往上、往下、往左、往右、水平往右旋转以及水平往左旋转这8个视角。
（二）三维查询功能的实现menu分成4个部分，前面3部分按照有关校园建筑的三维模型构造划分的，大部分为生活区域life、学习区域study与教学区域teaching；另一部分为自主三维浏览区域scan。
三维的查询功能有单个模型与分类查询两类。
单个模型查询效果是能将此系统做好的重新构建的三维建筑模型进行查询，选择鼠标单击三维建筑的label进到对应的目标模型，同时选择wii remote 有关label反复挑选，以此显现label进到对应的目标模型效果；分类查询的方法是用鼠标单击menu，来展示各种分类不同的三维建筑label的途径显现出，与选择wii remote有关menu循环，以此显现的划分存在三维建筑label的效果。
（三）三维飞行功能的实现三维飞行功能大致分为沿路径飞行与绕点飞行两类。
沿路径飞行参考激活label标志进入与其对应的指定三维模型里，进入路径由事先指定。
它的实现是依照top camera到各栋建筑的camera画一条运动路径，以大礼堂为例，在激活大礼堂标志时，top camera已按照规划好的路径朝大礼堂的camera运动，同时转换到了大礼堂的camera，通过这样显现沿路径运动。
此系统将虚拟校园内全部的32条路径进行了设计。
绕点飞行就是将用户绕着地面上某个要求的指定点进行旋转。
该系统采纳menu的第4部分scan得以完成绕点飞行，若是输入控制方式为选择鼠标时，用户选择单击scan键实现；若输入控制方式选择wii remote时，用户结合home键与加减键，循环选择menu 菜单，然后用scan时达到绕点飞行。
该系统的绕点飞行为绕着指定的一条路线，参考里面的固定点俯瞰高校的校园三维虚拟空间。
设计时，考虑到校园四周的固定路线展开设计，且对中心处选择固定点，令camera把固定点当成目标，顺着固定路径来回运动，达到用户俯瞰校园效果。
五、结论本文所展现的三维虚拟校园的系统，能够令使用者透过虚拟空间感受到校园全部的场景、校园的主要建筑物等，并有身临其境的感觉，通过用户的访问，对于学校的建设与发展起到便捷的作用。
通过实践和不断测试，实现了虚拟校园系统的顺畅运行，保障了使用者在三维虚拟校园里的操作自由进行，体会到真实的感受。
本课题的研究成果有以下几点：1.描述了虚拟现实技术的研究存在状况与当下价值，阐述该课题存在价值，且对处理方式与虚拟现实技术的差异进行论述；2.选择3drc模型重新构建的工具将高校的校园内的34栋建筑模型开展重新构建，达到了对二维图像进行三维模型重构技术实现虚拟校园的目的，此系统另外采纳了*.wrl格式的文档向*.nmo格式的文档间的转换，从而显示出virtools场景数据库给予了三维模型所需的素材。
3.此外，通过实时3d环境的虚拟实境来编辑软件virtools设计三维虚拟场景系统体现了交互设计，显示了三维系统的三种功能，并建立了利用鼠标、键盘和wii remote三种输入方式来控制三维虚拟校园的体系。
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