【文章內(nèi)容簡介】 現(xiàn)實應用的關鍵是尋找合適的場合和對象，即如何發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力。選擇適當?shù)膽脤ο罂梢源蠓鹊靥岣呱a(chǎn)效率、減輕勞動強度、提高產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量。為了達到這一目的，必須研究虛擬現(xiàn)實的開發(fā)工具。例如，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)開發(fā)平臺、分布式虛擬現(xiàn)實技術等。現(xiàn)在目前流行的 ISB（Inter Space BuiIder）和 ISA（Inter Scene Assemble）2 款開發(fā)軟件167。 虛擬現(xiàn)實的研究現(xiàn)狀陳誠：三維校園的開發(fā)與設計第 4頁 共 31頁　 美國作為 VR技術的發(fā)源地，其研究水平基本上就代表國際 VR發(fā)展的水平。近年來,虛擬現(xiàn)實在美國航空航天和軍事領域的若干成功應用所獲得的巨大經(jīng)濟效益和社會效益，促使美國政府進一步加大了對虛擬現(xiàn)實技術研究的支持力度。在美國虛擬現(xiàn)實在以下三個方面發(fā)揮重大作用：（1）武器系統(tǒng)性能評價；（2）武器操縱訓練；（3）指揮大規(guī)模軍事演習。虛擬現(xiàn)實的應用將大幅度降低以上三者所需的費用，極大地提高效益，并消除意外傷亡事故?！　≡谲娛骂I域，美國的主要研究單位為：美國空軍技術研究所(Air Force Institute of Technology)主要研究人類因素的檢測、計算機圖形學以及與大規(guī)模分布綜合環(huán)境應用有關的人機交互問題，尤其對那些培養(yǎng)實際操作人員的環(huán)境感興趣。他們正在研制一種便宜的、實時網(wǎng)絡化的飛行模擬器 NPSNET4。它使用 SIMNET和分布式交互仿真兩種協(xié)議進行主機之間的通信。NPSNET 計劃注意虛擬世界的系統(tǒng)在現(xiàn)實世界問題中的應用。　　在航天領域，現(xiàn)在 NASA已經(jīng)建立了航空、衛(wèi)星維護 VR訓練系統(tǒng)，空間站 VR訓練系統(tǒng)，并且已經(jīng)建立了可供全國使用的 VR教育系統(tǒng)。北卡羅來納大學(UNC)的計算機系是進行 VR研究最早的大學，他們主要研究分子建模、航空駕駛、外科手術仿真、建筑仿真等。 　　美國政府對虛擬現(xiàn)實技術非常重視，他們支持的虛擬現(xiàn)實研究計劃都是面向航空航天和軍事應用的。虛擬現(xiàn)實將在武器系統(tǒng)的性能評價和設計、操縱訓練和大規(guī)模軍事演習及戰(zhàn)役指揮方面發(fā)揮重要作用，并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。美國已初步建成了一些洲際范圍的分布式虛擬環(huán)境，并將有人操縱和半自主兵力引入虛擬的戰(zhàn)役空間，,在世界上處于領先地位。 我國 VR技術研究起步較晚，與國外發(fā)達國家還有一定的差距，但現(xiàn)在已引起國家有關部門和科學家們的高度重視，并根據(jù)我國的國情，制定了開展 VR技術的研究計劃。九五規(guī)劃、國家自然科學基金委、國家高技術研究發(fā)展計劃等都把 VR列入研究項目。 武漢科技大學中南分校 2022屆畢業(yè)設計(論文)第 5頁 共 31頁國內(nèi)一些重點院校，已積極投入到了這一領域的研究工作。北京航空航天大學計算機系是國內(nèi)最早進行 VR研究、最有權威的單位之一，著重研究了虛擬環(huán)境中物體物理特性的表示與處理；實現(xiàn)了分布式虛擬環(huán)境網(wǎng)絡設計，虛擬現(xiàn)實應用系統(tǒng)的開發(fā)平臺等。浙江大學開發(fā)出了一套桌面型虛擬建筑環(huán)境實時漫游系統(tǒng)，還研制出了在虛擬環(huán)境中一種新的快速漫游算法和一種遞進網(wǎng)格的快速生成算法；哈爾濱工業(yè)大學已經(jīng)成功地虛擬出了人的高級行為中特定人臉圖像的合成、表情的合成和唇動的合成等技術問題。 虛擬現(xiàn)實技術在我國近些年發(fā)展極為迅速，被廣泛的應用在城市規(guī)劃、教育培訓、文物保護、醫(yī)療、房地產(chǎn)、互聯(lián)網(wǎng)、勘探測繪、生產(chǎn)制造、軍事航天等數(shù)十個重要的行業(yè)，全世界的目光都聚焦于虛擬現(xiàn)實技術在中國的蓬勃發(fā)展。流行一時的網(wǎng)絡游戲，實質(zhì)上也是虛擬現(xiàn)實技術的一種簡單應用。 陳誠：三維校園的開發(fā)與設計第 6頁 共 31頁第 2 章 虛擬校園技術167。 虛擬校園的基本概念計算機網(wǎng)絡技術、三維地理信息系統(tǒng)技術、虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展使得我們可以在計算機網(wǎng)絡上構建虛擬校園(Virtual campus)。用戶在網(wǎng)絡上即可對校園景觀、校內(nèi)的各種設施和服務獲得身臨其境的感受，還可以在網(wǎng)絡上使用部分設施和接受服務。虛擬校園提供了校園景觀及設施最直觀的表現(xiàn)形式，方便了用戶對校園信息的訪問、促進了大學的建設和遠程教學的發(fā)展。虛擬校園是基于地理信息技術、虛擬現(xiàn)實技術和計算機網(wǎng)絡技術等高新技術，將校園地理信息和其他校園信息相結(jié)合。以虛擬現(xiàn)實場景界面實現(xiàn)棱園景觀及信息的瀏覽查詢，并可上傳到計算機網(wǎng)絡和提供遠程用訪問。167。 虛擬校園的建模方法校園虛擬場景的建模方法主要有兩種。一種是基于圖形的建模與繪制(Gel ry—Based Modcliag and Rendering GBMRj；一種是基于圖像的建模與繪制(Inlagc—Based Modelink and Rendering，IBMRj；它是以環(huán)境中抽樣出的離散圖像組成基礎數(shù)據(jù)，通過處理與組織這些圖像數(shù)據(jù)而得到環(huán)境的連續(xù)描述的過程。與GBMR相比，IBMR方法的優(yōu)越性在于：一是無需繁瑣的場景建模工作；二是不需要特殊的設備。如圖形加速卡和價格昂貴的圖形工作站，在普通電腦上即可運行：三是能實時地顯示生成的環(huán)境，處理時間獨立于景物復雜度。IBMR一種常見的實現(xiàn)方法是用全景圖集臺來構成虛擬環(huán)境、在虛擬環(huán)境中漫游相當于選擇不同的全景圖。167。 全景圖的概念全景圖是虛擬實景的一種表現(xiàn)形式，會讓使用者有進入照片中的場景的感覺。全武漢科技大學中南分校 2022屆畢業(yè)設計(論文)第 7頁 共 31頁景圖區(qū)別于普通的拼接照片的地方在于，全景圖是基于魚眼技術，利用專業(yè)相機拍攝出來的照片，觀察者從每個角度觀察，都能夠獲取直觀的立體感，而普通的拼接照片，只是在一個平面上實現(xiàn)相機取景范圍的限制。 360度的高質(zhì)量的全景圖主要有三個特點　　全：全方位，全面的展示了 360度球型范圍內(nèi)的所有景致；可在例子中用鼠標左鍵按住拖動，觀看場景的各個方向；　　景：實景，真實的場景，三維全景大多是在照片基礎之上拼合得到的圖像，最大限度的保留了場景的真實性；　　三維：三維立體的效果，雖然照片都是平面的，但是通過軟件處理之后得到的三維全景，卻能給人以三維立體的空間感覺，使觀者猶如身在其中。 　　但是由于受到設備的限制，非專業(yè)的攝影人員，是很難拍到上面描述的效果的全景圖的。但是，就普通相機加上一些照片拼合軟件，所得到的全景圖片的表現(xiàn)形式已經(jīng)比普通的照片要好得很多。 全景圖的生成全景圖模型一般有立方體、圓柱體和球體三種。以柱面全景圖像為例，若需取得具有攝影真實感的全景圖像，可采用全景照相機、普通照相機或攝像機來獲取圖像數(shù)據(jù)。全景照相機可直接獲得全景圖像，普通照相機或攝像機則需要固定在可水平旋轉(zhuǎn)的支架上，使得相機的鏡頭位于支架的中心點。如果是照相機，轉(zhuǎn)動照相機一周，每間隔一定的角度拍一張照片，以保證相鄰照片有一定的重疊；攝像機則需緩慢地繞中心點旋轉(zhuǎn)一周拍攝，使用數(shù)碼照相機或數(shù)碼攝像機來獲取圖像數(shù)據(jù)是比較有利的，因為獲取的圖像數(shù)據(jù)可以直接下載到計算機進行后續(xù)處理。照相機或攝像機所得到的圖像數(shù)據(jù)屬于中心投影，需要經(jīng)過投影變換來將這些中心投影圖像投影到一個圓柱面上。完成這種柱面的正投影變換后，再經(jīng)過拼接形成柱面全景圖像，整個拼接過程分成圖像匹配和平滑連接兩個步驟完成。圖像匹配是確定相鄰圖像的重疊范圍，一般有基于面積和基于特征等方法，平滑連接使得拼接區(qū)域色調(diào)變化平滑，提高了圖像質(zhì)量?？刹捎玫氲龅姆椒?，即在重疊部分由前一幅圖像慢慢地過渡到第二幅圖像并刪去垂直方向錯開的圖像部分。陳誠：三維校園的開發(fā)與設計第 8頁 共 31頁全景圖像生成后，空間編輯器將不同地點而又眾多的全景圖像組織為虛擬的全景空間，全景圖像的數(shù)據(jù)量通常是較為龐大的，需要對其進行壓縮，通常采用JPEG算法進行壓縮。虛擬全景空間漫游時，一般只將可見部分的全景圖像調(diào)人內(nèi)存并解壓，通過柱面全景圖像的反投影算法，將可見部分的柱面圖像反投影為中心投影圖像并顯示在計算機屏幕上。全景圖形模型的選擇計算機繪制 普通照相機 全景照相機投影變形拼接全景圖生成空間編輯器圖21 虛擬全景空間生成流程圖 全景圖的公共隱私處理眾所周知，全景地圖在人們直觀感知上的確提供了很大的方便，但是由于全景地圖的涉及范圍光，許多隱私問題，就直接成為人們爭論的焦點。07年谷歌街景漫游的推出，受到許多人的歡迎，甚至有時候被用于軍方活動，慢慢的，當許多人發(fā)現(xiàn)在其上能夠看到自己的生活照片，比如穿著簡便在自己家院子里面曬太陽之類的，人們開始為自己的隱私擔憂。谷歌被各方指責，于是開始對該項服務進行處理，比如取景的時候，避開人多的地方，在景象上進行模糊度的處理等等措施。那么我這個校園全景圖的處理上就稍微的簡便一些，從以下幾個方面：一、在圖源上做處理；武漢科技大學中南分校 2022屆畢業(yè)設計(論文)第 9頁 共 31頁我們采集回來的實景照片的時候，我們可以對相關的重要場景或者人物，進行模糊處理，比如對重要部門辦公場所實施高度模糊；對人員進行輕度模糊處理。但整個所有的處理不會影響對學校范圍的觀察。二、取景地點的選擇； 盡量在人少的地方實施拍照取景工作，對必要的辦公場所，取景的時候大范圍入手，一筆帶過式的掃描。167。 虛擬校園的優(yōu)勢三維虛擬校園技術對大學的對外宣傳、招生、校容校貌的展示等具有非常重要的作用，是校園信息化建設的重要組成部分。三維虛擬校園系統(tǒng)，可實現(xiàn)以下功能： 直觀的了解校園三維虛擬校園基于瀏覽器，無任何瀏覽器插件，具有友好的用戶操作界面，用戶操作方便快速，可以用鼠標任意的拖動，放大或者縮小。通過三維虛擬校園可以比較直觀的了解校園的各個區(qū)域，在這個三維的校園里，空間次序的視覺理解和感知變得非常容易，使瀏覽者對校園環(huán)境產(chǎn)生身臨其境的感覺，其中的教學樓、實驗樓、圖書館、宿舍樓、食堂、道路及綠化地帶和種植的植物，都栩栩如生的呈現(xiàn)在我們的眼前，三維虛擬校園模擬真實世界，減少處理時間，提高效率，提供了一個生動的校園空間建設三維虛擬校園可以比較直觀的了解校園的各個區(qū)域，在這個三維的校園里，空間次序的視覺理解和感知變得非常容易，使瀏覽者對校園環(huán)境產(chǎn)生身臨其境的感覺，其中的教學樓、實驗樓、圖書館、宿舍樓、食堂、道路及綠化地帶和種植的植物，都栩栩如生的呈現(xiàn)在我們的眼前，三維虛擬校園模擬真實世界，減少處理時間，提高效率，提供了一個生動的校園空間； 方便學生大學內(nèi)教學樓、宿舍樓、食堂及實驗樓等公共設施眾多，有了三維虛擬校園，使新生在入學前就可以全面的了解校園的布局，交互式的查詢，可以了解校園的所有信息，為盡快的適應學習生活提供方便；三維虛擬校園不只是對現(xiàn)實校園建筑形狀、地理形態(tài)的仿真，而是對整個校園及其社會活動和經(jīng)濟活動在網(wǎng)絡上的真實再現(xiàn)。 （可接駁觸摸屏） 有利于招生宣傳網(wǎng)絡宣傳現(xiàn)已成為非常有效的手段，率先建立三維虛擬校園，有助于提高學院的形陳誠：三維校園的開發(fā)與設計第 10頁 共 31頁象，對大學的全國范圍招生有極大的幫助。 方便好用的地圖便箋功能，用戶可以自己在三維虛擬校園上進行標注，然后生成相應網(wǎng)址，可以發(fā)送給他人，他人打開網(wǎng)址后就能看到用戶在地圖上的標注，實現(xiàn)信息共享。 三維虛擬校園系統(tǒng)具有良好的開放性，為其他信息提供了載體，該系統(tǒng)可直接嵌入到大學的網(wǎng)站，可接駁觸摸屏，還可以接駁視頻監(jiān)控系統(tǒng)。網(wǎng)上校園中的各個院系或其它部門都可以通過嵌入虛擬校園的代碼，制作出各種形態(tài)的模擬公告板，譬如校園留言板、招生信息等，從網(wǎng)絡中模擬出的多態(tài)廣告，具有極高趣味性和新穎性，大大的提升點擊率，尤其是針對校慶活動，更有極佳的宣傳效果。例如，網(wǎng)站發(fā)布會議通知或者考試地點等信息時都可嵌入地點位置代碼，用戶在