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@

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。