【正文】 7 體育館。 再 根據(jù)已獲取的數(shù)據(jù)，可以同時進行區(qū)域地形、區(qū)域建筑物的建造。一般來說，模型的建造要遵循兩條最 基本原則：第一，數(shù)據(jù)的可靠性。首先，建 立 概要 模型，反映原型整體 的 外貌 特征。 建模要求 模型是 現(xiàn)實中 原型的模 板，是從現(xiàn)實世界抽象的對原型的模仿和描述。幾何形狀屬性，尤其是使用紋理的添加給仿真系統(tǒng)帶來許多好處。還可以將 制作 好的道路 系統(tǒng)、 水 系統(tǒng)、裝飾物 等 物體 添加在生成的地形 模型 上。 圖 31 系統(tǒng) 流程圖 14 ：用 戶可以隨意選擇校園中的景點和參觀路線，開啟或關閉音樂，并通過鼠標鍵盤來漫步并且改變視點； ：提供常用的三維操作，包括三維放大、三維縮小、三維平移和三維環(huán)游等功能，通過三維地圖的操作可以直觀的將校園環(huán)境展現(xiàn)給用戶； ：該模塊包括查詢定位和周邊查詢，通過定位功能可以實現(xiàn)對校園具體地物在地圖上的定位 ，通過對周邊建筑場景的查詢 可以可以讓用戶迷路情況下找到想前往目的地； ，如碰撞檢測機能，杜絕 “穿墻而過”這類違背現(xiàn)實情況 的 發(fā)生 ； ，比如 霧效、太陽光暈 等 ； ，簡單介紹各棟建筑的功能、場地信息。 13 第 三 章 系統(tǒng)分析與設計 問題描述 設計一個三維校園漫游程序，為用戶提供校園三維實景的視覺、聽覺仿真并提供基礎的導航程序。目前主要的碰撞檢測算法有 3類 ： 包圍盒層次法 [8]、 空間剖分法和距離向量法。第 一種情況是模型中存在著凹多邊形；第二種是模型中的多邊形存在著“面與面相交重疊”的問題。 例如，將一黑白方格的圖案映射到一景物表面，當景物離視點很遠并使景物在 屏幕上的投影只覆蓋一個像素時，則計算機在繪制 該 像素時， 該 像素的顏色將完全是黑或完全是白色。 從圖形顯示的效果來看，圖形走樣大體可以分為：紋理走樣、幾何模型走樣。 走樣 (Aliasing)問題 在光柵圖形顯示器上繪制非水平且非垂直的直線或多邊形邊界時 ， 或多或少會呈現(xiàn)鋸齒狀或臺階狀外觀。由于系統(tǒng)面向的用戶是廣大的基礎用戶，計算機硬件配置并不高，為 達到實時的目的，至少要保證圖形的刷新頻率不低于 15 幀 /秒，最好高于 30 幀 /秒。虛擬校園的開發(fā)建設正是將學院 26 年的 發(fā)展 歷史 呈現(xiàn)于世人面前，讓外界人士 了解 校容校貌 。 當 前 ，各個 高校 都 在大力宣傳 校園建設 和 推廣數(shù)字化校園理念 ， 但是， 僅靠傳統(tǒng)的學校網(wǎng)站、論壇（ BBS）等是遠遠不夠的。國內一些重點院校，已積極投入到 這一領域的研究工作。 在 VR 開發(fā)的某些方面，特別是在分布并行處理、輔助設備 (包括觸覺反饋 )設計和應用研究方面， 英國 在歐洲 占據(jù)著領先地位 。美國宇航局 (NASA)的 Ames 實驗室研究主要集中在以下方面：將數(shù)據(jù)手套工程化，使其成為可用性較高的產(chǎn)品；在約翰遜空間中心完成空間站操縱的實時仿真；大量運用面向座艙的飛行模擬技術；對哈勃太空望遠鏡的仿真。隨著虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展，真正意義上的虛擬現(xiàn)實游戲必將為人類娛樂做出新的更大的貢獻。 利用虛擬現(xiàn)實技術，可以建立各種虛擬實驗室，如地理、物理、化學、生物實驗室等等， 能夠為學生提供生動、逼真的學習環(huán)境 ， 擁有傳統(tǒng)實驗室難以比擬的優(yōu)勢。 虛擬現(xiàn)實 技術 在各個領域 的 應用 虛擬現(xiàn)實作為一門嶄新的學科，它可廣泛的應用于現(xiàn)實中的各個領域，例如軍事領域、醫(yī)學領域、教育領域、互動娛樂領域等。 該環(huán)境中的一切看上去是真的，聽上去是真的，動起來是真的，甚至聞起來、嘗起來等一切感覺都是真的，如同在現(xiàn)實世界中的感覺一樣。通過參與者與 虛擬 環(huán)境的相互作用，并借 用戶 助本身對所接觸事物的感知和認知能力， 幫助啟發(fā)參與者的思維，以全方位的獲取環(huán)境所蘊含的各4 種空間信息和邏輯信息。 虛擬現(xiàn)實中的“現(xiàn)實”是泛指在物理意義上或 現(xiàn)實 意義上存在于世界上的任何事物或環(huán)境，它可以是實際上可實 現(xiàn)的，也可以是實際上難以實現(xiàn)的或根本無法實現(xiàn)的。 第 五 章是對三維漫游場景生成技術的說明。對于場景模型的優(yōu)化，文中給出四種常用的優(yōu)化技術的原理和應用方法 并 著重闡述紋理映射技術，分析 各種情況下的紋理映射技術，比較 各種紋理映射技術的優(yōu)劣。所以，人們需要以虛擬現(xiàn)實技術來實現(xiàn)對三維可視化景物的實時交互操作就顯得尤為重要。后期用 VRPBUILDER 虛擬現(xiàn)實編輯器模塊制作地圖引擎、人機交互等功能，為用戶提供一個友好的人機界面。 梧 州 學 院 畢 業(yè) 論 文 論文題目 基于虛擬現(xiàn)實技術的三維校 園 漫游系統(tǒng) 的設計與實現(xiàn) 系 別 計算機科學系 專 業(yè) 計算機科學與技術 班 級 07 計本 5 班 學 號 0700608118 學生姓名 王榮華 指導教師（簽名） 完成時間 年 月 I 摘要 虛擬現(xiàn)實技術是信息科學的一個重要分支，它綜合利用了計算機圖形學、仿真技術來模擬人的視覺、聽覺等感覺器官功能。 關鍵詞： 虛擬現(xiàn)實 漫游 三維 建模 貼圖 VRP II Virtual reality technology based on Threedimensional campus roaming System Abstract Virtual reality technology is an important branch of information science, it is utilization of puter graphics, simulation technology to simulate human vision, hearing and other sensory ans. Campus roaming system is based on threedimensional virtual reality technology development related to threedimensional visual simulation roaming the campus system. Virtual simulation system for modeling school, the school39。例如， 用戶 可以在 三維的數(shù)字化 小區(qū) 里沿著 道路 像行走一樣觀察兩邊的建筑，也可以在不同的高度、不同的遠近程度的情況下查看 ，或者沿著三維數(shù)字校園里的道路參觀任何一 處自己 感興趣的場景。 本文 分為六章編寫： 2 第一章為虛擬現(xiàn)實技術的介紹，說明虛擬現(xiàn)實技術的概念及特征并對它 的應用領域做 出 分析 ，最后還簡述本課題在國內外發(fā)展動態(tài)及存在的問題 及本系統(tǒng)開發(fā)的背景和意義 ?，F(xiàn)階段主要使用的場景生成技術主要 包括可見性判定和消隱技術、多細節(jié)層次 (Levels Of Detail)技術、實例(Instance)技術、紋理映射 (Texture mapping)技術、貼圖的烘焙 等 ， 文中詳細介紹各種技術的原理和方法，并著重闡述各種情況下的紋理映射技術。而“虛擬”是 指用 計算機生成的意思。身臨其境的沉浸感和人機互動的趣味性是虛擬現(xiàn)實的實質特征，對時空環(huán)境的現(xiàn)實構想（即啟發(fā)思維，獲取信息的過程）是虛擬現(xiàn)實的最終目的。 （ Interactivity） 用戶對模擬環(huán)境內物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度（包括實時性）。隨著虛擬現(xiàn)實相關技術的逐步發(fā)展和完善，它還將更加深入的應用于更多的領域，發(fā)展前景十分良好。 親身去經(jīng)歷、親身去感受比空洞抽象的說教更具說服力，主動地去交互與被動的灌輸有本質的差別 ，這可以 加速和鞏固學生學習知識的過程。 虛擬現(xiàn)實 技術 的國內外研究動態(tài) 早在 20 世紀 60 年代初 ， 人們就開始 著手 立體聲與三維立體顯示相結合的計算機系統(tǒng) 的 研究 。現(xiàn)在正致力于一個叫“虛擬行星探索” (VPE)的試驗計劃。英國主要有四個從事 VR 技術研究的中心： Windustries(工業(yè)集團公司 )，是國際 VR界的著名開發(fā)機構，在工 業(yè)設計和可視化等重要領域占有一席之地； BritishAerospace(英國航空公司 BAe)的 Brough 分部，正在利用 VR 技術設計高級戰(zhàn)斗機座艙； Dimension International是桌面 VR 的先驅。 北京航空航天大學計算機系是國內最早進行 VR 研究、最有權威的單位之一，著重研究虛擬環(huán)境中物體物理特性的表示與處理；在虛擬現(xiàn)實中的視覺接口方面開發(fā)出部分硬件，并提出有關算法及實現(xiàn)方法；實現(xiàn)了分布式虛擬環(huán) 境網(wǎng)絡設計，可以提供實時三維動態(tài)數(shù)據(jù)庫、虛擬現(xiàn)實演示環(huán)境、用于飛行員訓練的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實應用系統(tǒng)的開發(fā)平臺等。 一個高校怎么才能擴大自己的知名度 ， 給 人們以更加直觀的方法去了解學校 自身 的 真實 景觀 。 同時對學校的外宣、招生、校容校貌的展示起到 強有力的輔助 性作用 ，為 信息化、 數(shù)字化校園工 程建設打下基礎 。這給系統(tǒng)的開發(fā)與實現(xiàn)提出一個考驗：在不影響系統(tǒng)畫質的情況下怎樣才能讓系統(tǒng)在硬件配置不高的計算機上順暢運行。這是因為直線、多邊形、色彩邊界等是連續(xù)的 ， 而光柵則是由離散的點組成 ， 在光柵顯示設備上表現(xiàn)直線、多邊形等 ， 必須在離散位置采樣。下面針對這兩種情況分別加以分析，并提出可行的解決辦法。當物體運動時，將會產(chǎn)生嚴重的閃爍變形現(xiàn)象。針對這兩種情況，常用的解決方法有： “三角化”處理； 。 層次包圍盒法是碰撞檢測中普遍使用的一種方法。 ，包含全校所有重點建筑。給不了解學校的來訪者或用戶提供方便。 下面主要進行 場景 建建模的介紹 ， 三維 漫游 模型 的 結構 如圖 41 所示。第一，它提高模型的真實感。在三維 漫游 建模中，對模型主要有下面兩個要求。原型越復雜，越需要從整體上 來 把握，概 要 模型 就 越重要。建模時，收集的數(shù)據(jù)和有關信息必須準確可靠，否則必然造成很大偏差。在區(qū)域地形和建筑物都完成以后，要對區(qū)域建筑物與區(qū)域地形進行匹配并集成。對于地形，要求與實際要準確符合，嚴格按照設計圖紙和地圖的比例來做，同時要做到美觀、逼真。如果將一種相同的地物放在同一個層里，還可以在操作的過程中實現(xiàn)統(tǒng)改屬性的方法，避免一些公共屬性重復修改造成的時間、資源的浪費。接下來就可以進行 實體三維模型的 建模。 第三步，建造模型?；氐綐訔l線層級，對外輪廓進行復制分離操作，孤立出另外的一條樣條線。 建筑物模型的建造根據(jù)前面對建筑物建模的需求分析，不同的建筑物有著不同的重要性，同時當前的建造進度 (已建好、未建好 )不同的建筑物也有著不同的建模要求。對標志性建筑的建模過程中，幾何模型建得盡量詳細，所用的面片數(shù)是最多的。而道路建造則是具體把諸如馬路、人行道等各種道路修建好。對路的建模也是分成三步來建的。只要先建造一個花壇模型，其余的都可以重復 該 模型。修飾環(huán)境主要分為五類。然后還要對插入一些其他的植物進行點綴，比如樹木、灌木，以及月季花等。第三，樹的疏密程度也是有講究的。對路燈的建模有兩種。雖然現(xiàn)在計算機 CPU 與圖形處理器發(fā)展都很快，但是普通 PC 機還是不能運行太大的三維場景。 多細節(jié)層次 (Levels Of Detail)技術 多細節(jié)層次 (LODs)技術 為 控制 三維場景 模型場景復雜度 提供一個十分有效的方法。 27 實例 (Instance)技術 實例技術在 三維 場景 模型的建造 中是十分重要的。因而，實例技術在大規(guī)模場景的建造中有著十分廣泛的應用。因此，紋理映射技術的使用將極大降低場景的復雜性，實現(xiàn)逼真度和運行速度的平衡。一般情況下，建筑物都使用的是不透明紋理技術，只要將從對象采集來的照片進行處理，使之成為正射圖片 后反貼回三維模型上面 。 公告牌 是增加圖形真實感的一種常用手段。 (a) 渲染前 (b)渲染后 圖 53 公告牌 (BillBoard)技術 另一種技術是作兩 個或多個互相垂直的交叉面技術 （如圖 54所示） 。紋理的拼接技術在虛擬現(xiàn)實的建模中有著很廣泛的應用。 3ds max 中的“渲染到紋理”工具可以將各種場景元素渲染或“烘焙”到紋理中，包括照明和陰影。 第三步 ： 選擇單個或多個模型，對其進行貼圖烘焙。并且所烘焙出的大貼圖攜帶全部 的光影信息如亮部、暗部、陰影以及光能傳遞計算出的溢出色彩等。這種技術 可以 實現(xiàn)把費時的光能傳遞計算應用到動畫中去的實用性，而且也能省去討厭的光能傳遞時動畫抖動的麻煩。如圖 55(a)為基元紋理， 55(b)為基元紋理拼接出草坪的表面紋理。例如作一個二叉面，則就必須繪制 2 個面。 BillBoard 可向任意方向轉動。 圖 52 不透明紋理映射技術 透明紋理是通過紋理技術和融合技術共同實現(xiàn)的。 紋理映射也有好幾種不同的