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

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科技广场2009.3

JPG格式保存。根据采集的照片可以分析出物体的立体轮廓形状，为下一步的三维建模提供基础。由于受建筑物的高度、拍摄距离及相机自身成像特点的影响，拍摄的像片往往比例失调，须对每张图片使用图形处理软件Photoshop进行各种处理[7]。例如，用自由变换把比例失调的图片拉正，裁剪周围其他的场景，去除图片中的杂景等。如图二所示，左图为采集的原始照片，右图为处理后的图片，即我们所需要的纹理图。

图二采集照片与纹理图

在此需要注意以下几点：道路、瓦片、树木等一般采用公共贴图，可重复利用，无需单独采样；处理后的纹理像素大小应处理成2的N次幂以利于纹理的正确显示[8]；一些贴图需要处理成透明纹理，如树木、窗户等。

3三维场景建模

三维场景的建模在所有工作环节中工作量最大，需要投入大量的时间。我们采用的建模软件是目前使用最广泛的三维建模软件3Ds Max。

3.1环境建模

根据采集的原始照片构建出建筑物的形状。用3Ds Max 创建一个长方体box，因为需要对box的点、线、面进行操作，我们选用多边形建模方式进行建模。然后根据建筑物的形状，运用修改器Modify面板中的Extrude、clone、cut等操作对box进行修改，获得准确的形状模型。为了提高最终实时绘制的速度及质量，建模过程中应该减少显示的点、线、面的数量，删去多余的点、线、面[9]。办公楼模型如图三所示：

图三办公楼的模型

3.2纹理贴图

完成形状建模后，还需要为建模后的形状模型的每一部分分配材质和贴图，这时需要用到前期工作中处理过的图片。对模型的各个面单独贴纹理，把纹理附于对象后，还需要UVW坐标。对于材质中的二维贴图,物体就必须具有贴图坐标，这个坐标就是确定二维的贴图以何种方式映射在物体上，它不同于场景中的XYZ坐标系，而是使用UV或UVW 坐标系。办公楼贴完纹理之后的效果图如图四所示：

图四经过贴图的办公楼

把建筑模型构造好之后，我们需要把创建好的模型导入到虚拟仿真平台VRP中，另外还需要对贴图进行一些特殊的处理。在建模过程中所创建的模型使用的材质都是“多维/子对象”材质，所谓“多维/子对象”材质是指将单独的对象赋予多种材质。而很多虚拟现实、游戏平台(如VRP)不支持多维子材质，所以我们必须将物体的面按不同材质一个个的分离出来，然后再将分离出来的对象的多维材质转化为标准材质。

3.3环境优化

主要的建筑物模型创建完成后，我们还需要对其他环境进行完善、美化，比如设计花坛、种植树木、建设道路等。一个场景中需要种植许多树木，若采用建立立体树将占用很大的空间，很大程度上影响显示效果。我们采用建立平面树，前期工作已经把树木的纹理处理为透明纹理，在进行贴图时同样要设置为透明贴图，对于一棵树建立两个平面，并让两平面交叉在一起，形成一棵视觉上立体的树。环境优化之后的效果图如图五所示：

图五

环境优化后的场景效果图122