漫游技术

漫游技术（共12篇）

漫游技术 篇1

随着计算机的发展和数字化时代的到来，“虚拟现实”技术应运而生，“虚拟现实”是一种技术，融合了计算机、人工智能、传感技术、人机交互等多项领域，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。它与传统的人机交互不一样，传统的人机交互实际上人和机是分开的两个单独的实体，而虚拟技术是将人置于逼真的“现实”生活中，通过声音、图像等多项技术感受真实世界，利用先进的计算机技术对现实世界进行模拟和逼真，也可以将现实世界无法表达的界面进行模拟生成。用户直接置身于这种三维信息空间中自由地使用各种信息，并由此控制计算机。

1 虚拟校园

虚拟校园就是随着虚拟技术的发展应运而生，它是对真实校园的模拟和逼真，是在计算机上实现对校园各个环境和场所的再现，通过人机交互可以漫游在教学楼、宿舍楼、操场和餐厅等各个场所，还可以做出像在真实世界一样的动态行为，实现了环境的艺术性和真实性。虚拟校园系统有着重要的现实意义，不仅可以使新生在入校前便对校园有个真实的了解，也可以通过该系统来宣传介绍校园，不用身临其境，在网络上就能对校园有真实的感观和体会。

2 基于VC++和OpenGL的虚拟场景生成技术

虚拟校园系统的实现主要在于背景的生成和建筑物的建模，空间背景可以分为两部分：地面和天空，两者之间以地平线分隔。

2.1 天空体的构造

在天空建模方面可以采用两种基本的技术，一种是基于网格顶点着色的建模方法，另一种就是基于图像的建模方法。下面给出几种实现方法。

(1）立方体盒子法：该方法就是在一个尺寸足够大的立方体上进行纹理贴图，只要纹理贴图使用的足够好，立方体盒子法就能产生非常完美的视觉效果，如果绘制透过窗户的天空时就可以采用这种方法，但要是绘制户外的场景时不适宜采用这种方法，因为在使用雾化的情况下，如果雾的设置靠近观察点，刚天空的颜色就会变淡甚至没有。该方法主要取决于文理贴图，缺点就是如果纹理使用不好，那么容易产生拉伸变形的效果。

(2）球形法：与盒子法相比，球形法有很多优点，人们常采用空间角的方式来指定一个空间球体上的某一个特定的位置，可以采用天空角和地面角的方式来指定在背景球体上的一个特定位置。只要指定了各个特定的角度值上的空间背景的颜色，即指定了一个特定的圆的颜色，而相邻的角度之间的背景颜色就将自动地平滑过渡，雾化效果也更加均匀，也可以实时改变顶点的颜色，从而创建较为真实的空间背景。但球形法也有缺点就是容易产生聚焦和裂缝，这些主要就是由于纹理坐标的突变而使得纹理聚焦现象。改进方法就是通过旋转球面坐标系来使场景观察者看不到这条线，并且在绘制地平面时通过平移操作将地下面稍微提高一下，这样就可以产生球面的两极点和经度0的接缝线被完全遮挡在地平面之下的效果了。

2.2 建筑物的建模

在现实生活中，特别是对一个校园或一个小区进行建模时，应该由具体的情况来决定采用哪种建模方法，比如要建一个校园，重点就是对主教学楼进行实时观察漫游，那么所要做的工作是对主教学楼进行详细建模，包括其内部的结构、窗户、楼梯、门、走廊、电风扇等等的装饰；对于其他的比如不重要楼宇的建模例如普通的陪衬性的建筑物，只要有整体的框架，能够远距离的整体性的观察即可，不需要对其内部进行详细建模。

那么远距离观察建筑物，就会用到前面所讲的盒子法或球形法，一个建筑物就可以近似看成一个6面的长方体，这样一幢楼可以理解为由6个面依次拼接的盒子，盒子的尺寸由具体搜集的建筑物尺寸而定，最后对其除底面的5个面贴上相应的纹理就可以了。

如果现在需要一些有代表性的建筑物，使得我们可以随意进入建筑物的内部，观察各个房间，那么在实际建模时应以该建筑物的实测尺寸为依据，可以对建筑物进行拆分，每个房间可看成一个长方体，从顶至底，各个击破。

2.3 地形的建模

地形的建模在整个虚拟校园系统中也比较关键，分为两种方法：真实地形与模拟地形，真实地形的建模要完全依据于现实世界，数据要依据于真实的地形数据，用计算机构造出真实的地形概况，这时多采用数字高程模型。而在可视化程序要求不高的情况下可以采用模拟地形，模拟地形由一系列随机生成的数据构成。

虚拟校园建模中采用的是模拟地形，根据划分的网格为单元，网络的大小由实际所需大小的模拟地形建模，每个单元网格都映射出真实地形的纹理，采用这种办法的优点是实现简单，耗费资源少，该方法适合于构造比较平坦的而又特别大的模拟地形。

3 漫游系统设计与实现

3.1 系统模块及功能

本模拟系统是在Visual C++6.0(以下简称VC)和三维图形开发接口OpenGL环境下实现的。OpenGL是一个强大的图形程序接口，其独立性非常强，可以在任何平台间相互移植和操作，同时也包含丰富的三维物体，可以与Visual C++紧密结合，使模拟效果更具真实感，模拟系统中的漫游模块主要采用了OpenGL软件开发包，结合VC++编程实现。

系统模块包括：渲染场景、绘制纹理、绘制地形、绘制天空、绘制大楼全景、绘制房间等。

3.2 人机交互控制

由于校园中的建筑物如教学楼、宿舍楼、餐厅等都是静态实体，所以人机交互主要体现在对视点的操纵上，操作者在执行过程中会随意地向各个方向移动，会到达任意指定位置。所以在本系统的人机交互过程中，采用键盘绑定技术，通过绑定键盘上的VK＿LEFT,VK＿RIGHT,VK＿UP,VK＿DOWN 4个键，可以控制机器人对应地向左、向右、向前、向后4个方向移动。

机器人在虚拟校园漫游系统中的运动就相当于人在真实校园中的运动，也就是说机器人所到之处就是人所到之处，那么机器人的运动过程就主要分为前进、后退、转身和停止，而动作主要体现在两只手臂和两条腿的交替摆动中。这些都是通过键盘上的方向键来实现的，这就涉及到了对漫游角色机器人正向（面部朝向）和反向（背部朝向）的自动识别问题。仅当机器人行走的方向与所要移动的方向一致时，才允许机器人走动，从而达到更为逼真的模拟效果。自动识别功能的部分实现代码如下：

(1）初始状态

(2）走动路线变量

(3）跨步变量

4 结语

随着高校数字化校园建设的不断推进，虚拟校园建设也在我国部分高校进行深入的探索与研究。本文对虚拟校园中建模和漫游技术进行了探讨与分析，使得所构建的校园漫游系统不但具有虚拟校园的三维展示功能，而且还增加了一些服务功能，这种集校容校貌展示、招生宣传、校园信息化管理为一体的新一代数字校园系统，将是数字化校园建设的大势所趋。

参考文献

[1]张菁,张天驰,陈怀友.虚拟现实及应用[M].清华大学出版社,2014.

[2]韩静华,黄心渊.三维景观漫游系统的设计研究与实践[J].2009,37(32):16139-16141.

[3]叶华,张仁津,巫峻.校园漫游系统的设计与探讨[J].安顺学院学报,2011,13(1):87-89.

漫游技术 篇2

摘要：一种实时自行车漫游系统（VR-BWS）。该系统以健身车作为人机交互的工具，综合运用了虚拟现实、传感器、DPS控制等技术，并通过立体显示等多通道交互技术实现了人在虚拟环境中的漫游，使参与者在由计算机构造的虚拟场景中获得了如同在真实环境中骑车的体验。

关键词：虚拟现实人机交互DSP传感器立体显示

虚拟现实是计算机生成的、给人多种感官刺激的虚拟世界（环境），是一种高级的人机交互系统。理想的虚拟现实系统应当让使用者在与虚拟环境产生交互行为时的感受与真实环境中的感受完全一样。而现有的漫游系统大多采用二维交互界面，即采用鼠标（二维输入）和键盘（线性输入）作为交互设备，遵循着“窗口-图标-菜单-指定”（Windows-Icon-Menu-Pointer,简称WIMP）操作范式，交互方式不合谐，不自然。本文以健身作为人机交互的工具，设计了一种实时自行车漫游系统VR-BWS。该系统以虚拟现实技术为基础，综合运用了传感器技术、DSP控制技术，采用了多线程、非阻塞的数据实时通信技术，并通过立体显示等多通道交互技术实现了人在虚拟环境中的漫游，使参与者在由计算机构造的虚拟场景中获得了如同在真实环境中骑车的体验，是把虚拟现实技术应用于实际的一个有益尝试，应用前景十分广阔。

1系统构成及原理

当参与者骑在自行车上运动时，自行车的速度、方向、笼头往上提的时间和力度以及骑车人自身重量等数据，通过传感器实时采集，然后经由DSP控制电路传送到上位机中，经过分析处理，使其在屏幕的虚拟场景得到仿真和展示，在虚拟场景里达到表演的效果；同时，当屏幕中的场景变化时，如上坡、下坡等，也可以通过控制软件反馈到自行车的控制器上，产生阻尼/驱动力，使骑车人有上述场景产生的上、下坡的感觉，从而获得好的沉浸感。系统构成如图1所示。

2关键技术

2.1人机交互传感器技术

在本自行车漫游系统中，主要是借助各种传感器实时地捕捉人体作用于自行车而产生的各种运动参数，输入到计算机，作用于虚拟环境，实现人与虚拟环境的交互。

VR-BWS中使用的传感器有光电编码器、角位移传感器和力传感器。与车轮同步施转，并以增量式编码方式记录自行车车轮旋转角度对应的脉冲，然后将检测到的脉冲数据换成车轮的旋转圈数，即自行车相对于某一参考点的瞬时位置；VR-BWS中使用了角位移传感器检测车把转角，控制场景中视点和视线的方向；在场景中设计有没宽度的沟壑和天堑，根据骑车人的体重和速度来判断能否冲过去，仿真飞越长城和黄河等，因此在自行车的车把和座位处安装了用来测量提力和人体重量的力传感器。

2.2DSP控制技术

底层控制均由DSP系统完成。DSP处理系统的CPU采用TI公司生产的TMS320LF2407A，使用该芯片是为了保证上位机和下位机之间传感器数据和地形数据双向传递的实时性，减少运动跟踪和信息反馈环节的延时。

2.2.1传感器数据的实时采集

在DSP的事件管理器EV模块中，有一个正交编码脉冲电路QEP。该电路使能后，可以在编码和计数引脚上输入由光电编码器产生的正交编码脉冲。正交编码脉冲电路的基可由通用定时器提供，在程序中通用定时器设置成定向增计数模式，并以正交编码脉冲电路作为时钟源。由角位移传感器和力传感器采集到的角度数据和力数据是模拟信号，通过DSP的模数转换模块（ADC）将采集到的数据进行模数转换后存入的结果寄存器中。

2.2.2多线程、非阻塞的实时通信技术

TMS320LF2407A的串行通信接口SCI模块可以通过RS232转换芯片与PC机进行异步通信。因为由传感器实时采集到的`数据通过DSP的SCI串口传给上位机进行处理，同时虚拟场景中的地形数据需要下传来达到控制执行机构输出力矩的目的，模拟人骑自行车上、下坡时的感觉，在程序中把它设置成全双工方式。

使用多路传感器作为三维场景漫游的视点跟踪传感器时，必须不断地从串口采集各路传感器的状态数据，以跟踪观察者对视点位置和视线方向的改变。通常有两种方式：（1）在应用程序中创建定时器；（2）采用多线程的应用程序框架。第一种方法由于控制单元是以固定的频率向主机传输状态数据，因此为定时器选择适当的定时周期是关键，否则很容易造成数据丢失。另外，由于应用程序需要不断地响应定时器函数，因此三维场景的绘制速度必然会受到影响。笔者采用了第二种方法，具体如下：

在VC环境下开发了基于RS232协议的实时通信软件，可以与虚拟环境软件部分直接相连，并采用了多线程、非阻塞的实时漫游框架，在辅助线程中监视串口，有数据到达时依靠事件驱动，读入数据并向主线

程报告；并且WaitCommEvent、ReadFile、WriteFile()都使用了非阻塞通信技术，依靠重叠（overlapped）读写操作，让串口读写操作在后台运行。每当主线程收到由辅助线程传过来的新一帧数据后，首先对它进行判断，只有在它相对于上一帧状态数据的变化超过规定阈值的情况下，才能开始更新用户视口内的场景显示，从而避免由于参与者的微小运动而引起的不必要的场景重绘。

2.3虚拟场景的构造及其实时显示技术

目前，从技术角度上讲，漫游的最大难点在于建模和实时绘制，需要在模型的精细程度和绘制速度方面取一个折衷，既要保证一定的绘制质量，又不能造成用户的运动不适感。在建模和实时显示方面采用了各种技术，以保证实时性。

2.3.1虚拟场景的构建

虚拟环境中的每个物体包含形状和外观两个方面，用于存储虚拟环境中几何模型的模型文件应该能够提供这两方面的信息。同时还要满足虚拟建模技术的三个常用指标――交互显示能力、交互操纵能力、易于构造的能力对虚拟对象模型的要求。OpenGL中很容易实现模型的各种变换、着色、光照、纹理、交互操作和动画，但是它只能提供基本几何元素的造型函数，使得复杂模型的建模相对困难。3DMAX等三维图形建模工具能方便建立各种复杂特体模型，但是很难进行程序控制。因此，笔者在3DMAX等工具中建立好复杂模型后，在OpenGL中实现对其方便控制和变换。

本系统（VR-BWS）软件部分需要享用多种公开三维格式文件数据，同时还要与数据库相关联，VR-BWS数据流图如图2示。

2.3.2三维模型的实时显示

在3DMAX等建模工具中建立好复杂模型后，可以用多种文件格式存储。考虑到OpenGL提供了最基本的由多边形构造三维模型的方法，故以三角形网络方式存储。VR-BWS的软件部分是基于面向对象技术。三维图形类、渲染场景必不可少的属性类如：颜色类、纹理类、材质类、光源光等均采用面对象方法对OpenGL函数进行封装（如图3所示），软件的各个组成模块使用OCX控件和COM作为标准接口。这样既可以大大节省开发时间，又能提高渲染速度。

虚拟现实最重要的特性是人可以在随意变化的交互控制下感受到场景的动态特性。而提高显示性能的技术包括硬件和软件两个方面。在硬件方面，采用了高速的DSP芯片进行数据的实时采集和传输；软件方面建立了多线程、非阻塞的漫游框架，并采用了以下方法来提高场景画面的刷新速度。

（1）双缓存机制。也为显示器建立两个视频缓冲区，一个用于后台刷新屏幕，一个用于前台绘制。当需要更新时，切换这两个缓冲区，将原来作刷新用的缓部区用于绘制新的帧，同时将原来作绘制用的缓冲区用于刷新显示。场景越复杂，采用双缓存机制时间优越性就越能得到体现。而且采用双缓冲机制可以解决画面演示过程中严重的“闪屏”现象。

（2）LOD（LevelofDetail）细节层次技术。根据两种不同的判断来选取细节层次不同的模型：一是距离远近，离视点近的物体采用较高精度绘制，离视点远的物体则用较低精度绘制；二是通过自行车的速度设定不同的阈值，根据阈值选取不同精度的模型，然后通过平滑过渡技术来显示。

（3）实例技术。场景中经常需要多个相同的虚拟物体，如完全相同的树木等。对于这类需重复出现的特体，利用OpenGL库中的显示列表功能，将其分别定义为单独的显示列表，预先生成三维实体；再通过几何变换得到其它位置的特体。在图形显示时，只需调用所需的显示列表即可显示相应的三维实体，大大节约内存从而提高图形显示速度。

（4）预处理技术。对一些复杂的场景模型，如路两旁的高层建筑等，在预处理阶段，只计算出显示在观察者视野范围内的场景并存放起来，在动态显示时就无需对不可见的物体及落在所定义的观察空间之外的物体进行绘制，从而大大减少在动态显示时对可见性的测试和计算。

（5）用二维纹理代替三维模型。对漫游场景中非常复杂的细节上的物体如山坡上的植被等，若用三维模型表示，将需要大量的多边形，但实际动态显示时，没必要把它们表现得十分精确，所以使用二维纹理代替三维模型。其方法是将复杂特体的图像粘贴在一个平面上并放置在场景中，在三维复杂场景的实时显示时，令该平面的法向始终指向观察点。这样，就形成了这些复杂物体随着观察方向的改变而转动，提高了场景显示的实时性。

3立体显示技术

三维立体显示技术虚拟现实的关键技术之一。要实现三维景观的立体显示，首先必须得到符合三维特征的立体图像对。左右片对的生成可以按照以往传统的单目三维图形生成方法分别生成，即先计算左右眼的视点向量，并分别进行视点变换及首色处理，可取得左右眼的图像。但由于左右片对图像的相关性很强，物体在左右图上通常只有一个视差d，而其色彩与亮度值相差很小，可以利用这一点实现立体片对生成的快速算法。

假设场景中任意点F(x,y,z)在左右片对中分别成像为P1（xl,yl）、Pr(xr,yr)，则可得：

其中L代表左右焦点之间的间距，f代表焦距，d代表两眼的视差。首先分别计算得到左右眼的视点向量及其变换矩阵，而后在生成右眼图的同时，利用式（2）计算左眼图。在这一过程中，对离视点近的特体不采用式（2）计算，而用分别计算方法生成。这样可以使生成的左右片对既不失真实性，又具有快速性。

采用幅分割法进行立体显示。当显示器进行逐行扫描时，将左右图像按幅序交替显示，在计算机屏幕前用液晶方式实现图像分像，通过使用液晶眼镜并利用人眼的视觉延迟就可以获得立体视觉。立体监视器显示图像的刷新频率的高低直接关系到图像的稳定性，即所显示图像是否会出现闪烁现象。采用刷新频率为120Hz的监视器，使左、右眼视图的刷新频率保持60Hz。在本文中，水平方向采用不同视线参数的两幅透视图像的实时显示是通过软件控制实现的。

4试验结果及结论

漫游技术 篇3

关键词 WiFi 漫游切换无缝接入技术 市场现状

中图分类号：TP393 文献标识码：A

WiFi是目前携带使用最方便的网络连接技术，是通过无线方式来实现电脑、手机等工具的正常网络使用。为了进一步适用于漫游切换，推出了无缝接入技术，保障了WiFi的市场推广应用性。

1 WiFi漫游市场现状分析

WiFi作为一种新兴的网络无线技术，能够在一定的距离内保持与互联网接入的信号，主要应用于WLAN领域中。①WiFi通常是利用AP来作为接入网络的桥梁工具，相当于内置无线发射器，能够分享使用有线互联网的所有资源信息。同时WiFi与其他互联网连接方式相比，具有一定的自身优势。一是所覆盖的范围广，最远可涵盖96公里的网络信号；二是可以通过对宽带的调整，实现高速稳定的上网环境；三是不受网线的限制，节约了大量的网线牵搭布局的成本，正是由于WiFi具有如此的优势，因此应用范围逐渐加大。由于连接网络的AP覆盖范围有限，一旦离开这一有效范围，就会与AP失去连接，而迅速的与所处位置的新AP建立相关连接，也就是通常所说的漫游切换。这一过程必须经历以下几个阶段：断连当前AP→身份验证新的AP→建立新的关联，具体步骤如下图所示：

传统的WiFi漫游切换通过“先断后连”的方式，来重新建立AP关联，在进行新的身份验证时花费时间较长，必须使用新的WiFi无线密码，通过验证后才能接入互联网，开始享受有线网络的资源信息。②这样的WiFi漫游切换方式，影响了用户的正常体验。为了快速的解决漫游切换缓慢的问题，于是提出了一种新的WiFi切换接入技术——漫游切换无缝接入技术，即利用预先身份验证机制、阈值切换策略来接入互联网，实现漫游切换的快速有效。

2 WiFi漫游切换无缝接入技术概述

2.1 预先身份验证机制技术

通过传统的WiFi漫游切换方式可知，在离开原有AP关联的有效范围时，就会断连开始建立新的AP关联，在此过程中，需要进行用户身份的验证，花费时间较长。而在WiFi漫游切换无缝接入技术中，为了有效的减少身份验证时间，通过预先进行身份验证就能实现网络重新连接的快速性。

首先在WiFi工作站移动过程中，利用主动扫描的方式能够快速的搜索到新的可以访问的AP，开始进行预先身份验证。其次，在可以访问的AP中，通过了身份验证的AP信息保留在WiFi中，既没有和原有AP失去连接，也没有开始请求接入新的AP，互联网接入使用正常。最后，当原有AP信号逐渐减弱，且新的AP信号较强时，就会依照AP信号强度进行阈值判断，与原有AP断连，而直接接入新的AP。这样的预先身份验证技术，真正实现了漫游切换无缝接入，有效的保证了网络用户业务的稳定性，符合了广大WiFi用户对漫游的技术要求。③

2.2 阈值切换策略技术

阈值切换策略的判断标准是，工作站移动过程中，AP信号强度的高低。一般情况下，在WiFi使用工具移动时，随着与AP间距离的逐渐加大，信号强度也会逐渐减弱，这样就大大的降低了网络使用质量。尤其是通过互联网实现的语音信号传输，WiFi信号的减弱使得使用中的QoS无法保持，影响用户的正常业务。

而在WiFi漫游切换无缝接入技术中，提出了根据AP信号强弱进行网络接入的新技术——阈值切换策略。要设置接受AP信号量强度的指示，即RSSI的最小值，当使用工具与当前所关联的AP间信号低于该阈值时，就主动断开与原AP间的连接。断开连接后，为了保证互联网的正常使用，则必须重新建立新的AP关联，可以根据阈值大小来实现新AP连接。该WiFi漫游切换无缝接入技术，避免了AP间的过度切换，同时有效的保持了互联网正常的通信质量，实现了笔记本电脑、手机等系统资源的保护。WiFi漫游切换实现阈值切换策略的具体过程如下图所示：

通过预先身份验证机制与阈值切换策略两种方式来实现的WiFi漫游切换技术，是真正意义上的无缝接入技术，它避免了传统WiFi漫游切换方式的缺陷，保证了互联网用户工作的稳定性与连续性。④其中预先身份验证机制，更是打破了传统WiFi漫游切换的“先断后连”方式，而采用“先验证再断连再重连”的方式，有效的减少了重新连接新的AP所需花费的时间。

3 结语

WiFi由于本身的优越性，在整个WLAN领域内的发展前景就十分宽广。因为在漫游切换过程中，存在时间消耗长的问题，就严重影响了广大用户的使用质量，制约WiFi市场的发展。因此，为了改变传统WiFi漫游切换方式，提出新的漫游切换无缝接入技术，不仅大大改观用户对WiFi的认识，还有效的缩短了WiFi漫游切换的时间，真正的实现无缝接入，为Wifi市场推进提供保障。⑤

注释

① 王红梅.浅谈WiFi技术应用及其发展前景[J].北京：科技创业家，2012（17）：63.

② 周洁.基于WiFi传输与接入技术的发展[J].湖北：信息通信，2012（2）：115-116.

③ 滕劲，徐昌庆.WiFi中多AP间快速切换的研究与实现[J].四川：通信技术，2009，11（42）：121-123.

④ 徐茜亮，王维.基于WiFi的漫游切换无缝接入技术研究[J].江苏：工矿自动化，2011（2）：6-8.

⑤ 倪维国，董永强，夏勤.基于站的IEEE 802.11b/g无线局域网快速切换方案[J].江苏：东南大学学报，2008（2）：149-154.

漫游技术 篇4

“世界这么大,我想去看看”还记得这句史上最具情怀的辞职宣言吗?随着人们生活水平的提高和观念的改变,越来越多的人希望走出家门,来一场说走就走的旅行。旅游已经成为我们生活的一部分,绝大多数人在旅行前都会先上网对旅游目的地景致及交通住宿等作相关了解及规划,旅游网站蓬勃兴起,虚拟旅游概念和技术也应运而生。

虚拟旅游是通过互联网或其他载体,将旅游景观动态地呈现在人们面前,让旅游爱好者根据自己的意愿,来选择游览路线、速度及视点,足不出户就可以遍览遥在万里之外的风光美景。[1]纵观国内外著名的旅游网站,绝大部分网站都是提供订房、购票或团游等商务信息,景观信息往往只是以文字配静态图片的攻略形式呈现。当然街景地图的出现方便了人们的出行,但是很多旅游景点是街拍车覆盖不到的。现阶段虚拟旅游平台主要以三维为主,三维版本的虚拟旅游平台制作难度大,耗时长,成本费用高,本文介绍一种基于静态照片的3600全景漫游动画效果的实现,为众多景点快速打造虚拟旅游平台助力,其用途还可延伸到室内外漫游展示如房地产、酒店等其他行业。

2 实现方法

目前的虚拟旅游系统基本上围绕着如何构建虚拟旅游场景来进行。当前国内外采用的设计与实现方法有四种:基于编程、基于模型导入、基于图像绘制(image-based rendering,IBR)和基于Web Gl S的方法。[2]基于静态全景图像的360°漫游动画采用实景照片,能很好地展示场景的真实环境,实现方法相对简单,制作基于静态图像的漫游动画的过程主要有两大步骤,第一步是拍摄照片素材合成全景图像;第二步是制作拥有交互功能的360°漫游动画。漫游动画效果与全景图像的品质有关,动画制作的难点主要是交互控制“皮肤”的设计与制作。国内有许多优秀的国产软件可以很好地实现全景漫游效果,如上海八倍公司出品的全景漫游者,北京中视典公司的VRP软件等,这里我们采用Garden Gnome Software公司的Pano2VR软件。百度搜索软件名称可轻松获取到多个版本的软件,你也可以到官网(http://ggnome.com/pano2vr)去下载最新的免费试用版进行测试,目前最新版本是5.0.2。软件的安装也非常简单。该款软件只需要导入全景图片,就可以完成Flash、HTML5和Quicktime VR格式的拥有交互功能的全景漫游动画,并且支持网站、移动设备上进行播放。下面我们开始行动吧!

2.1 拍摄素材照片

首先,我们需要拍摄好合成全景图所需的照片素材。一般每个场景拍摄8至12张较为合适,如果你有专业摄影器材当然更能保证全景图质量。拍摄全景照片一般要用到三脚架、云台和相机,云台按照设定的角度间隔水平旋转一周拍摄一组照片。如果没有云台等设备,那么在环形拍摄时要尽量注意相机要平稳及间隔角度要均匀,相邻相片间要有重叠部分。另外现在手机拍摄功能也越来越强劲,多款手机都有全景拍摄功能,能为后期图片合成省不少力。图1所示的是拍摄的照片素材及合成的全景图。

2.2 Photo Shop合成全景图及后期处理

其次是合成全景图,我们使用经典的Photo Shop来实现全景拼接。启动PS软件,执行菜单命令:文件→自动→Pho⁃tomerge命令,在弹出的对话框中单击右侧“浏览”按钮,选择素材路径并全选照片素材,“确定”后PS就会自动将多张部分重叠区域的照片拼接起来。自动拼接效果与前期拍摄的素材照片关系很大,图1所示照片是手持相机拍摄的,自动拼接后还要进行二次处理。在PS中先执行:图层→合并图层,然后再使用仿制图章、修补等工具,另外还要注意最终全景照片的左右两端要求无缝对齐,最后输出时还要执行:图像→图像大小,将图像宽度控制在3000px之内。PS照片处理过程我们简略以图2标识说明:

2.3 利用Pano2VR制作全景漫游动画

接着就可以开始制作3600全景漫游动画。启动Pano2VR4.1.0(其他版本操作方法基本一致),可以直接将准备好的全景图像直接从目录窗口中拖到Pano2VR工作界面左侧“输入”区十字格框中,当然单击“选择输入”按钮功能一样。如图3所示:

单击图3“显示参数”区中的“修改”按钮,在单击的对话框右侧是预览区,用鼠标拖曳就可以看到全景图在随鼠标上下左右移动,我们将预览区中的图案调整到希望初始出现的画面,单击左侧“显示参数/限制”中的“设定”按钮,其余参数应用默认值,如图4所示:

其实至此我们这个景点的全景漫游效果就基本完成了,观察Pano2VR工作界面中部的“输出”区,我们应用默认的Flash格式,单击“增加”按钮激活“Flash输出”对话框。此对话框有5个选项卡,在“设定”选项卡中左侧参数一般选择默认,右侧选中“开启自动旋转”,将平移速度改小到0.1左右,单击“皮肤”列表可以选择一款系统内置的模板,单击下方的“输出”区中的“打开”按钮可以设置输出文件的路径及文件名。“视觉效果”选项卡的“开启穿越过场效果”主要是针对于多个景点跳转切换时的过渡效果,单个景点不需要开启。“高级设置”选项卡中的“控制”区中的“灵敏度”参数值一般设置为1~4,鼠标操控全景动画时更好控制,“运动”可选择“惯性”,增强操控动画体验,“右键菜单”区可选中“全屏”和隐藏程序信息,并输入个人信息及链接,热点文本框默认开启。“多重分辨率渐进浏览”和“HT⁃ML”主要针对网络浏览效果,此处略过,所有参数设定好后单击“确定”生成第一个全景漫游动画。主要输出参数设置及动画效果如图5所示:

2.4 全景漫游动画交互功能的实现

“交互热点”和“皮肤”负责全景漫游动画的交互功能的实现。图5全景动画效果的最下方就是系统提供的“皮肤”按钮,“皮肤”和图3中的“交互热点”二者担负着全景漫游动画的交互工作。假设有多个景点,需要从一个景点的漫游动画跳转到另一个景点的漫游动画,执行菜单命令:漫游→添加全景,可新增另一个景点,在Pano2VR工作界面最右侧的漫游浏览器中可以很直观地看到新增的各个景点,如果最右侧的漫游浏览器不可见,只要执行菜单命令:漫游→显示漫游浏览器即可。另外,“Flash输出”的“视觉效果”选项卡中要选中“开启穿越过场效果”复选框,不勾选“开始时放大画面”和“收尾时缩小画面”其过渡效果与街景地图的切换效果更接近。然后单击Pano2VR工作区中“交互热点”栏中的“修改”按钮,激活“交互热点”对话框,选中“交互热点”按钮然后在预览区中的适当位置双击新增一个热点并在对话框上方的文本框中填写相关参数,另一个景点的漫游动画和交互热点的制作方法基本相同。新增交互热点的操作要点如图6所示:

添加交互热点后输出全景动画就可以在两个景点中自由切换,不过添加的热点显示一个红色的圆圈不太美观,通常我们会将这两个红圈用相关箭头图案替代,这就需要用到“皮肤”。单击图3所示“输出”区中的蓝色扳手“参数”按钮激活“Flash输出”对话框,单击图5所示的“设定”选项卡右侧“皮肤”栏中的“编辑”按钮,打开“皮肤编辑器”,单击“编辑器”中的“热点”工具,在编辑区中单击新增一个热点,同时可以观察到右侧“树”目录中新增一个交互热点名称,然后将事先准备好的箭头图片从目录中拖进编辑区,在弹出的对话框中选择“按钮”将箭头作为按钮导入,将箭头尖指向热点中心,然后在右侧“树”中将箭头按钮拖曳到交互热点上附着到该热点上,然后双击“树”目录中的交互热点激活“交互热点模板属性”对话框,设定交互热点的ID值与图6所示的皮肤ID值相对应,并且勾选3D变形,然后在“动作/修改器”设置交互动作,具本操作要点如图7所示:

“皮肤”和“交互热点”的配合完成漫游操控操控有一定的复杂度,另外Pano2VR还有添加音视频并加以控制的功能,以及输出HTML5格式文档的功能,如果你在制作过程中遇到困难,那么你可以百度到马良中国(http://www.mlabc.com)网站去看小志老师的Pano2VR详细的视频教程。

4 总结

目前虚拟漫游动画主要有两种类型,一种是二维的基于静态全景图像的360°漫游动画,另一种是三维的基于3D模型的虚拟漫游动画。[3]基于3D模型的虚拟漫游动画是模拟真实的三维环境,建模复杂难度系数高,工作量大并且耗时长,制作成本和技术门槛高。而基于静态景观照片的3600全景漫游技术具有快速便捷的优势,技术相对简单,而且因为采用真实的照片来模拟景观现场环境,因而现实感更强,也能使客户获取较好的沉浸感和用户体验,完全可以胜任快速开发景区虚拟旅游平台的工作,适合大面积推广应用,使得众多的地方景观名胜地点也能快速创建虚拟旅游平台,改变目前虚拟旅游平台建设中,仅仅是那几个屈指可数的如故宫等著名景点才能拥有虚拟旅游平台的现状,同时对振兴地方经济,宣传推广地方景观和城市特色有较大的帮助。

摘要：虚拟旅游是建立在现实旅游的景观基础上,利用网络技术和虚拟现实技术,构建一个虚拟环境,使人们可以通过网络在虚拟环境中浏览千里之外的美景风光。虚拟旅游技术实现主要有三维和二维两种,其中三维虚拟旅游平台开发难度大耗时费力,不适合全面普及,而二维模拟实现技术简单,快捷,效果也较好,适合推广到众多地方景点的虚拟旅游开发。本文介绍基于静态图像的3600全景漫游动画的制作技术。

关键词：全景漫游,虚拟旅游,PhotoShop,全景图,Pona2VR

参考文献

[1]徐素宁,韦中亚,杨景春.虚拟现实技术在虚拟旅游中的应用[J].地理学与国土研究,2001(3).

[2]刘思凤,贾金原.基于Web的虚拟旅游环境的开发及其关键技术[J].计算机应用研究,2008(9).

漫游未来作文 篇5

过了一会儿，我睁开眼睛一看，发现我在一个怪怪的地方，这地方什么东西也没有。我害怕极了，大声喊道：“这是什么地方啊？”一个机器人闻声而来，对我说：“我是机器人麦克，这是未来城，这间房子是您的家。”“什么，我的家？”我真不敢相信自己的耳朵，但眼前的事实使我不得不相信。先前恐惧的感觉慢慢消失，我又好奇地问：“这家里怎么什么东西也没有？”麦克没有回答，按了下墙壁上的黄色按妞，各种东西就从墙里自动伸了出来。“真先进！”我情不自禁地叫道。“我们城市的住房都是这样的，这样可以节省空间。”麦克说。我来到了卫生间准备刷牙，可拿起牙刷一看，却像个会发光的手电筒。麦克告诉我，现在的人们都是用这种牙刷发出来的.光刷牙的，这种光不仅可以清洁牙齿，还能有效地保护牙齿。

吃过早饭，麦克对我说：“咱们出去转转吧！外边的变化可大着呢！”我出门一看，大吃一惊，只见外面没有马路，只有步行街，人们在热闹的步行街上悠然地走着。步行街两旁是林立的高楼大厦。这些高楼一般有300米高，由大型电梯把人送到楼上。“那么汽车到哪去了呢？我怎么没看见？”我好奇地问。麦克指指天上，我抬头一看，原来汽车已经变得像飞机那样，能在天空中飞行。这种汽车不但不排放尾气，而且想停哪就停哪。

吃过午饭，我们去看电影。一到电影院，一个机器人便问我想看什么电影，我随便说了一部电影，可真神，我想看的电影立刻展现在我的眼前。

在未来城，我还参观了多功能制造厂、太空医疗站、未来学校、婴儿学习院，这些都让我感到十分新鲜，眼界大开。愉快的一天很快就过去了，我要回去了，麦克来到未来城火箭站为我送行。火箭起飞了，“轰”的一声巨响，我从梦中惊醒……

“小洁，你怎么啦？”我揉了揉眼睛，看见妈妈站在身边，脸上显出困惑的神色。我笑了，对妈妈说：“妈妈，我刚才漫游了未来城，未来城真有意思！”

漫游《格林童话》 篇6

天气：气温由我掌控

心情：（愉快＋开心）×n

早上起床，一看挂历，哈哈，今天是我最喜欢的“漫游节”，打开邮箱，取出“漫游卡”，思考一下，去哪儿好呢？

无意间一瞥书柜，有了，何不去书里玩一玩呢？我便飞快地在卡上填写：“……去处：书——《格林童话》……”刚填好，身体似乎突然坠入一个空洞，又似进入漩涡，不到一分钟，我便来到了一片森林里，葱郁的树木，芳香的野花，清新的空气，歌唱的小鸟，跳跃的小兔，好美的一幅画卷啊！呵呵，这怎么像《格林童话》里描写的景象呢？

往前走，我看见前面有一间小木屋。“吱呀”一声，小木屋的门打开了，从木屋里走出八个人，一个高，七个矮。咦，那不是白雪公主和七个小矮人吗？他们见了我，便热情地把我拉进了小木屋，并端来了水果。我尝了一口，呀，人们都说新疆的瓜果甜，而这个要比新疆的瓜果甜几千甚至几万倍呢！我在森林中度过了一个快乐的上午。七个小矮人带我去看了玻璃山、城堡，拜访了放鹅公主、大鹏鸟，感受到了和睦、温馨和幸福。我还见到了聪明的小农夫、大拇指姑娘，还见到了贪婪的国王，坏心眼的巫女……这些让我开阔了眼界，了解了人间的真、善、美、丑。

你想去《格林童话》里走一走吗？记得下次约我一起去哦！

基于虚拟现实技术的桥梁仿真漫游 篇7

虚拟现实技术(VirtualReality,简称VR)是一门在军事、医疗、数字城市、文化教育、航空航天、交通等各行各业应用非常广泛的高新技术。美国科学家BurdeaG.和PhilippeCoiffet在“VirtualRealitySystemsandApplication”一文中,提出“虚拟现实技术的三角形”(见图1),简明地说明了虚拟现实系统的基本特性,即可以用三个“I”来描述:沉浸(Immersion)、交互(Interaction)和想象(Imagination)[4]。

根据虚拟现实技术对“沉浸性”程度的高低和交互程度的不同,可划分为四种典型类型:沉浸式虚拟现实系统、桌面式虚拟现实系统、增强式虚拟现实系统、分布式虚拟现实系统。其中,桌面式虚拟现实系统因其技术简单、实用性强、投入成本不高,在实际中应用的较广泛。

过去人们只能从以定量计算为主的结果中得到启发而加深对事物的认识,有了虚拟现实技术,人们可以从定性和定量相结合的环境中得到启发而加深对事物的认识并萌发新意。这些都强调了人在虚拟现实中的主导作用。一个虚拟现实技术系统,正是通过3I才能真正实现虚拟世界对现实世界的替代,从而对人达到一种境界虚拟,但感觉却是真实的效果。

2 桥梁仿真漫游的实现

2.1 信息采集

收集具体流程的文档和图纸为以后工作的基础。特别是关键构件的CAD图纸及模型。另外为了信息的准确性和第一手性,需要进行桥梁基地实地信息采集工作。在实地运用现代测量设备进行了测绘,这是比较传统的研究方法,但运用了比较精密的测量设备,保证了较高的信息精度。

同时拍摄大量照片,包括全景照片,还运用现代建筑物理设备对桥梁基地环境进行了实测,包括热工情况、采光、日照、噪声等,获得了大量第一手资料。为后期虚拟仿真提供了充分的数据并对得到大量信息进行整理分类以确保以后的工作能更加顺利。

2.2 基于几何的建模

建立虚拟原型(即建立几何模型)是桥梁仿真漫游过程中的重要环节,桥梁仿真漫游就是建立系统的模型,并在模型上进行实验和研究一个存在的或设计的系统。

把物理的造型转化成数字模型在很长一段时间都是计算机图形图像学研究的主题,这也是实现数字化的基础和前提。概括来说一般通过两种手段实现———自动建模技术和手工建模技术。自动建模技术最典型的是采用三维扫描仪对实际物体进行三维建模。它能快速方便的将真实世界的立体彩色物体信息转化为计算机能直接处理的数字信号,而不需要进行复杂、费时的建模工作。自动建模也可采用基于图像的建模技术,与3D扫描仪相比简单、省力、成本低、速度快,但实际建模效果一般。手工建模技术是建筑行业最常使用的建模方式,相比自动建模技术需要进行复杂、费时费力的建模过程,但同时也能有效地控制模型的复杂度,简化后期虚拟工作。

介于实际情况,我们使用的建模方式是基于几何建模的技术的手工建模方法,采用AutoCAD与3D MAX软件把采集的物理造型转化为数字模型。第一步是把测绘所得的数据绘制成CAD图,再采用手工几何建模方式在CAD图纸的基础上建立三维模型。在建模时我们尽可能的简化模型的复杂度,对于复杂的细节我们使用贴图来表现,也适当的利用一些辅助软件来减少模型面数,尽可能的做到用最少的面数达到最佳的表现效果。

2.3 虚拟

国内虚拟现实技术在桥梁应用研究还不是太成熟。由于缺乏必要的软件和硬件支撑,很多研究者的工作还处于起步阶段,大部分研究主要还是在探讨以国外为主的实例。软件平台主要以目前比较成熟的虚拟现实技术如美国Multigen公司的Creator和Vega,Cult3D,Eon3D等。经过多方面的研究和调查,选择了Quest3D虚拟现实平台作为桥梁仿真漫游的工具软件。

2.3.1 替身漫游方式

利用基于几何图形的实时绘制技术对桥梁进行虚拟。采用行走替身漫游方式加定点相机,并配合动画相机主动的带领使用者漫游。

2.3.2 实时碰撞检测技术

为了保证虚拟环境的真实性,使用者不仅能从视觉上如实看到桥梁仿真漫游,而且能够身临其境的与他们进行各种交互,这就首先要求虚拟环境中的固体物体是不可穿透的。常用的碰撞检测实现方法有层次包围法和空间分解法。桥梁虚拟对除树木之外的固体物体进行了碰撞检测,并且对河流以及边界设置阻挡方便用户漫游。

2.3.3 Billboard物体

虚拟场景中的树木和人物采用Billboard物体,一部分Billboard物体可以在使用者浏览时动态的改变自己的坐标,以坐标的Z轴为AxisofRotation旋转从而使物体永远面向浏览者;另一部分使用十字相交建模方式令使用者从各个方向观看都能基本全面的看见完整的物体根据不同的情况分别使用两种方式以达到最佳的视觉效果(见图2)。

3 结语

随着科学技术的进步,工程设计已从手工计算到自动化、可视化仿真,过渡到辅以虚拟现实的阶段。虚拟现实是一项新兴的技术,在桥梁设计中的应用前景非常广阔。

摘要：针对目前桥梁设计的现状,提出采用虚拟现实技术桥梁仿真漫游,用桥梁的虚拟原型代替桥梁的模型对桥梁设计的效果进行仿真,从而为设计评价提供了新的手段,以缩短设计周期,提高设计质量。

关键词：虚拟现实技术,基于几何建模,Quest3D

参考文献

[1]李长山.虚拟现实技术及其应用[M].北京:石油工业出版社,2006:3-4.

[2]陈一骏,王月华,曹菲,等.桥梁虚拟现实系统的设计[J].交通标准化,2005(144):100-103.

[3]龚杰民,馮武,王力.VRML在仿真可视化系统中的应用[J].计算机仿真,2001,2(3):13-15.

漫游技术 篇8

关键词：虚拟现实,虚拟校园漫游,3Ds Max,Virtools

虚拟校园漫游在电脑上真实的再现了校园环境及校园文化,浏览者不用亲自到学校就可以形象直观体验亲身游览校园的感觉,起到对校园面貌和校园文化有直观的体验和认识,对设施设备清楚了解的作用。虚拟校园漫游的开发有很多种工具和平台,最常用的一种方法是使用3Ds Max进行建模、材质等前期处理,然后导出到虚拟现实软件中进行后期的交互处理,后期工具本文选择的是Virtools。下面就使用这两款工具开发虚拟校园漫游过程中设计到的关键技术进行介绍。

1 建模技术

虚拟校园漫游中的场景模型主要涉及教学楼、宿舍楼、餐厅等建筑物以及操场、道路、树木等,是一个大场景,建模时需要对整个校园的这个大场景进行区块划分,比如宿舍楼区一块,教学楼区一块等,各个区块制作完成后导入到一个场景中,将极大的降低建模的难度。

很多时候,在进行场景建模时,开发者并没有校园的第一手资料,比如建筑平面图、详细的测量参数等,可以使用谷歌地图测量的数据作为建模参考,同时使用截图软件截下谷歌航拍图,在3Ds Max透视图中建一个面片并将截下的航拍图赋给该面片,作为建模时的布局参考。建筑物主体建模使用二维样条线勾勒出轮廓,然后挤出建筑物的高度,附属物用基本几何体变形制作,细节部分如门窗等用贴图来表现。路面、人工湖建模基本同建筑物建模方法一样。花草树木是场景中最多的装饰物,花草树木的逼真程度影响到场景的真实感,可以通过交叉的面片来实现,这种方法极大的降低了模型面片数,并配上良好的照片素材和透明贴图来实现模型效果。绿化带使用基本几何体中的Box,给侧面和顶面附上不同的材质表现。

2 场景优化技术

逼真的模型是增强漫游真实性的保证,但是如果校园场景中模型的总面数太多会多占用系统资源,影响系统运行的速度,所以需要在不降低模型真实性的前提下对场景中的模型进行优化处理,以下是几种常用的优化方法。

2.1 减少模型面数和删除多余面

对于整个漫游场景,模型的总面数多少决定了场景在电脑上运行速度的快慢。在使用3Ds Max软件进行场景建模前,先对场景中所有模型的面数做一下估算,然后为复杂程度不同的模型分配不同的面数。在建模过程中,减少几何体的分段数能有效减少模型的面数。多余面是对视点不可见的部分,模型的背面或模型被其它模型遮挡住的面以及模型自身内部的面都是多余面。三维模型建立后应删除这些多余面,从而降低场景的总面数,做到场景最优化。

2.2 使用纹理映射模拟模型的细节

纹理映射是真实感模型制作的一种方法,它可以方便的制作出使用建模技术无法表现细节的极具真实感的模型。简单来说,就是将纹理空间中的纹理像素映射到屏幕空间中的像素,给简单平坦的模型表面增加细节的过程。对于模型上众多的细节部分,用纹理映射的方法代替模型制作,能够大大降低模型的面数和复杂度,减少了运算量,提高系统速度。

2.3 使用关联复制

关联复制(Instance)是3Ds Max复制对象时的一种方法,使用关联复制的方式复制模型,可以在增加模型数量的同时不另外占用系统资源。只要改变任何一个关联复制的模型时,其它的复制模型也做相应的改变。在漫游场景中,相同的模型只需要定义一次,就可以重复复制使用,并且可以降低生成的文档的大小。

2.4 贴图(Texture)素材处理

现在数码相机的分辨率一般都比较高,所拍的照片会很大,直接使用这样素材时,会导致场景文件过大,因此需要在不影响贴图效果的前提下对素材进行处理。可以将素材制成.JPG或.PNG格式的文件,并适当缩小图片的大小等。贴图的长宽宜采用2的N方,最好不要超过2048,即2的11次方,但贴图不一定是正方形,长方形也可以,如:128*256、1024*128。贴图的大小如果不是2的N方,那么图形将会多耗用显存,读取时也会稍微变慢。场景中需要重点表现的部分需要制作成大贴图,如建筑的屋顶,大地面等。建筑中的门窗、柱子、牌匾,地形中的道路、台阶、草地、栏杆制作成小贴图。场景中的围墙、道路、人工湖沿等需要处理成为无缝贴图。贴图制作时尽可能充满(0,1)空间,避免浪费。

2.5 使用Optimize修改器

模型完成后可以使用Optimize修改器对模型面数进行优化。Optimize修改器将小于某一指定值的相邻平面进行合并,在不影响模型逼真性的前提下,大大减少了场景中的面数。因此,在建模时,在保证模型逼真性的前提下应尽量使用直线、直面。使用曲线进行放样时尽量减少路径的步幅数和截面的分段数,以降低输出后文件的大小。

3 贴图烘焙技术

贴图烘焙也叫Render To Texture,是一种把光照和阴影信息渲染成贴图的方式,,然后把这个烘焙后的贴图再贴回到场景中的模型上,光照和阴影信息变成了贴图,在渲染时不需要CPU再去费时计算灯光和复杂的阴影信息,从而加快了渲染速度,节省CPU资源。

常用的烘焙形式有Complete Map和Lighting Map两种。Lighting Map烘焙方式烘焙生成的贴图清晰,但光感不很清晰,且只支持3Ds Max软件默认的材质,要表现模型表面丰富的效果只能用其它软件修改,适用于大面积的墙体,室内外大的地面等。Complete Map形式烘焙生成的贴图光感好,支持多数的复合材质,但是要表现好的效果需要设置的尺寸较大,否则会很模糊,适用需要重点表现的物体。

4 碰撞检测技术

在虚拟校园漫游中,对场景中活动的模型进行碰撞检测是很重要的。模型在运动过程中会发生相互碰撞,如果不检测模型之间的相互碰撞,就会出现模型穿过模型的现象。比如虚拟角色穿墙而过或者穿树而过,结果是严重破坏了漫游的真实感。碰撞检测要解决两个问题:一是碰撞在什么时间什么地方发生,二是碰撞后会做出什么样的反应。

Virtools中常见的碰撞检测方式有:盒盒相交、球球相交、盒面相交、面面相交。盒也称边界盒,是物体局部坐标轴X、Y、Z三个轴向上的最大值构成的一个长方体。对物体做碰撞检测时,首先检测边界盒是否相交,如不想交,则说明两个物体未发生碰撞,进一步对两个物体进行检测,直到检测到边界盒相交,说明发生碰撞,随之计算碰撞后的反应。球也称边界球,是物体局部坐标轴X、Y、Z三个轴向上的最大值构成的一个球体。两个不规则的物体之间发生碰撞时可以采用球球相交的形式来进行检测。球球相交首先动态拾取物体,然后为每个物体创建边界球,获取两个球心之间的距离,同时获取各自边界球的半径,当检测碰撞时判断两个球心之间的距离是否大于两个边界球半径之和,若大于则两物体为发生碰撞,如小于或等于则发生碰撞。盒面相交是判断一个物体的边界盒与两一个物体的面之间是否相交。面面相交是判断一个物体的面是否与另一个物体的面之间是否相交。

虚拟漫游中对物体的碰撞检测精度要求不是很高宜采用球球相交或盒盒相交的检测方式,这种形式既能达到预期效果,又不影响速度。

5 结束语

使用3Ds Max前期设计Virtools后期交互处理,操作简便,使得开发周期大大缩短。在开发过程中只有合理的运用这些技术,才能使得最终的场景逼真,沉浸感增强而且系统的交互速度也较快。

参考文献

[1]姬洪强.《现代教育技术》虚拟实验室的设计与实现[D].金华:浙江师范大学,2009.

[2]都美江.基于Vega Prime的虚拟校园仿真系统的研究与实现[D].沈阳:东北大学,2009.

[3]雷娜娜.数字西安三维景观系统的构建[D].荆州:长江大学,2009.

[4]况洋,江婕.桌面型虚拟现实系统场景优化问题研究[J].科技广场,2011(5):43-44.

漫游技术 篇9

1 虚拟现实技术及其建模语言

虚拟现实技术可以借助计算机和其他设备生成一个虚拟的三维场景, 用户利用人机交互接口产生视觉、听觉以及等交互反馈, 从而产生身临其境的感觉。一个真正实现虚拟现实的计算机系统要满足若干要素:首先, 要可以让用户身处一个三维立体的虚拟环境;其次, 用户要是虚拟环境的第一人称的参与者, 而且能够任意地进行实时活动。另外, 还需要用户可以借助控制装置操控身处的虚拟环境。

现实生活中的场景都是有景深和立体感的三维世界, 所以需要重点研究虚拟现实技术在三维虚拟场景中的构建和建模方式, 这样才能真实地模拟三维世界。模拟出三维场景后, 用户要能够得到一种第一人称的体验, 所谓第一人称指的是用户在三维场景中的体会和真实生活一样, 所有的感觉都好像是用户亲身经历一样;第一人称的感觉会让用户真正有亲身参与的快感, 这样要求我们必须可以将视点移动到三维场景内的任何地方, 并且可以在此三维场景内随意前进、后退、转弯等, 以此得到不同的视角。在满足前两个基本要素后, 还应该能够随时在三维场景中进行操作。

虚拟现实系统可以作用于不同的对象, 根据作用对象的不同可以将虚拟现实的作用效果分为不同的形式, 比如低成本模拟复杂环境、逼真还原现场效果等。不论是实现哪种效果, 虚拟现实系统的特性都能够用三个“I”进行描述:Immersion (沉浸) 、Interaction (交互) 以及Imagination (想象) 。Immersion (沉浸) 指用户能够沉浸于虚拟环境内, 用户和计算机的交互完全模拟真实环境, 就像真实生活一样;Interaction (交互) 让用户从被动接受计算机输出的角色中脱离出来, 可以主动地借助交互设备完成和虚拟物体的互动, 从而改变虚拟世界;Imagination (想象) 是指沉浸在虚拟环境中的用户凭借自己的感知来认识虚拟世界。在这三个描述虚拟现实系统的特性中, Immersion (沉浸) 和Interaction (交互) 是虚拟现实技术区别于三维动画、多媒体技术等的本质特征。

虚拟现实技术和互联网结合后, 产生了一种新的用于建立三维世界场景模型的建模语言——虚拟现实建模语言 (VRML) 。VRML有效克服了HTML语言制作的二维平面网页设计的缺陷, 将用户的行为作为浏览的主体, 随用户行为的改变而表现交互方式;它可以创造一个能够进入参与的虚拟世界, 用户可以看到一个逼真的三维立体环境并在其中遨游。VRML用文本信息对三维场景进行描述, 每个VRML文件都是一个基于时间的三维空间, 多个文件可以通过包含关系组织在一起, 从而动态显示图形对象及听觉对象。VRML采取C/S模式访问, 服务器保存了各个VRML文件和支持资源, 客户端用浏览器访问, 这样可以实现平台无关性。用VRML编程的过程, 就是将多个对象安放到一个虚拟空间的过程, 并设置这些物体的形状、位置、外观等各种属性, 然后定义用户观察对象的角度, 从而得到三维世界中“立体而真实”的对象。

2 三维漫游中的关键技术

实现三维漫游需要若干关键技术, 其中比较重要的是真实感图形绘制技术和三维虚拟漫游技术。真实感图形绘制的过程一般要经过三维模型表示、视景变换、隐藏面消除以及可视点处的颜色计算等步骤。

三维场景会包含多种类型的物体, 这些物体间可能会存在千差万别, 因此并没有一种通用的方法能够描述所有物体的特征, 所以为真实展现景物的特征, 需要精确建立物体的三维表示, 这就是对象的三维模型表示过程。传统的建模算法及软件采用线框图交互现实各种物体的几何变换关系, 但这种方法难以完整再现三维物体, 所以出现了立体造型及曲面造型技术。立体造型可以构造简单的机械零部件, 曲面造型技术能够构造复杂对象的表面, 这两种技术具有很强的互补性。真实世界中的物体处于一个三维坐标下, 而计算机中显示的对象都是二维坐标的, 因此要将三维坐标转换为屏幕上的二维坐标, 这一过程称为视景变换。视景变换通常要经过两步:场景坐标到摄像机标定坐标的转换和摄像机坐标到屏幕坐标的转换。场景坐标系是三维场景中在物体附近建立的局部参考的坐标系, 能够便利的表示并描述物体的运动;摄像机坐标系将视点作为坐标原点, 将经过视点并且垂直于视线方向的平面作为视平面, 三维坐标经过透视变换变换到屏幕坐标系。

当三维物体展现在屏幕坐标中时, 一些物体的部分视角可能被其他物体遮挡住, 另外物体可能也会存在一些背对视角的平面, 这些被遮挡或背向的平面会随着视角的改变而改变, 因此在绘制物体时, 需要及时消除这些被遮挡的部分, 同时还要删去背向视角的平面, 这一过程就是隐藏面删除。有专门的几何方法可以确定一个物体的平面是否背离视点:先求得物体的视线向量和法向量, 然后计算法向量和视线向量的夹角, 夹角大于90度说明此平面为背离视角的面, 否则不是。此过程的示意图如图1所示。

最简单的隐藏面消除方法是深度缓存技术, 它将距离视点的深度和屏幕中的每一个像素联系起来, 并按照预先设定的顺序对物体进行绘制, 在绘制之前先比较当前像素处的深度值和计算得到的深度值, 如果计算得到的像素值比当前深度值更近的话, 原有的深度值就会被替代, 如果离视点的距离远了, 那么新的像素点将会被挡住。隐藏面消除技术可以不显示被遮挡的屏幕, 从而提高系统的性能。光线对三维场景中的物体是非常重要的, 可见点处的颜色很大程度上取决于光照模型。光线作用于物体表面会有如下效果:被表面反射为反射光、穿透透明物体形成透射光、被物体吸收转化为热。上述效果中只有透射光和反射光会产生视觉效果。光照明模型用于计算物体表面上任何点处的亮度和色彩。

三维漫游技术具备的沉浸感和互动性能够让使用者获得身临其境的直观体验, 逼真而又形象的展示虚拟空间中的三维物体。构造三维场景的方法目前主要有两种:基于几何建模的三维漫游和基于图像的三维漫游。基于几何建模的三维漫游的基础是计算机图形学, 它首先抽象描述模拟的三维场景, 并构建其中的模型结构, 并设定三维模型内的材质信息;然后建立三维场景中的光照模型, 并借助纹理映射技术改善模型外观;最终根据控制参数和光照参数等信息在屏幕上实时渲染绘制视景, 以此完成对三维场景的漫游。基于图像的虚拟漫游技术采集模型的连续帧图像, 每两个临接帧之间有一定的重合区域, 然后利用图像拼接技术形成一个全景图, 最终用多个全景图实现虚拟空间, 并在此空间中进行三维漫游。

3 三维场景的建模与优化技术

三维场景的建模是实现虚拟漫游的基础, 需要完成三维视觉建模和听觉建模两部分。视觉建模主要有运动建模、对象行为建模、几何建模、物理建模等。

几何建模的优劣决定了是否可以生成高质量的三维场景图像。几何模型用于描述三维物体固有的几何抽象模型, 比如轮廓、形状以及颜色等;另外, 几何模型还可以描述对象中基元的物理特性和连接性等。几何模型有其固有的特征:

(1) 对象的表示方法有抽象和具体两种, 抽象表示法需要的存储空间相对较小, 但每次使用时都需要重新计算;具体表示法可以省去每次计算的时间, 但存储及访问开销比较大。

(2) 几何模型可以分层, 所以描述一个物体时, 可以使用自底向上的构造方法进行对象的重构, 也可以使用自顶向下的方法进行对象的分解。

(3) 物体外表的真实感取决于其纹理及反射。传统的技术一般是通过多绘制多边形的数目来增强立体感, 但这样会造成图像显示速度变慢。目前的图像处理应急平台一般都具有实时处理纹理的功能, 既可以增强三维物体的真实感, 又可以提高物体显示速度。

在三维场景中进行漫游时, 物体经常会处于运动状态下, 另外物体还可能会发生诸如碰撞、缩放以及表面变形等情况;此时单纯使用静态的三维几何模型已经难以描述虚拟场景, 这就需要进行运动建模。虚拟现实技术不仅会涉及到绝对坐标系, 而且会用到相对坐标系, 又称为对象坐标系, 对象坐标系和物体一起移动。运动建模中经常会使用碰撞检测技术, 在一些类似实际生活的场景中, 碰撞检测技术可以有效处理和生活相悖的情况, 比如处于运动情况的下的人和物一般不能穿墙而过。物理建模技术有效结合了几何模型和物体的质量、重量、纹理以及形状等特性, 它将物理学和计算机图像学结合起来, 是一种高层次的建模技术。

为使用户更好地得到漫游体验, 需要能够实时改变三维场景的复杂度, 简单的三维漫游技术无法做到这一点, 所以需要对其进行优化。层次细节技术 (LOD) 在描述对象时使用不同复杂程度的实体细节, 而且在仿真过程中会中不同层次的LOD模型间进行切换, 不同的视点对应不同复杂度的等级模型。实际渲染时, 如果物体离视点比较远就可以用粗粒度的LOD模型渲染;否则的话需要用细粒度的LOD模型。

4 总结

本文首先对虚拟现实技术进行研究, 并介绍了虚拟现实技术的建模语言;然后深入分析了三维漫游中的关键技术, 比如真实感图形绘制技术和三维虚拟漫游技术;最后分析了三维场景的建模过程和对应的优化方法, 对虚拟现实技术在三维漫游中的应用有一定的参考价值。

摘要：虚拟现实技术可以利用计算机模拟出一个逼真的虚拟环境, 用户沉浸在此环境中的同时可以使用人机接口和虚拟环境进行交互, 因此可以广泛三维漫游中。将虚拟现实技术应用于三维漫游时, 需要重点研究三维建模技术, 及虚拟现实在三维漫游中的应用。

关键词：虚拟现实,三维漫游,三维建模

参考文献

[1]胡春花, 陈晓梅.基于虚拟现实的3D演出场馆漫游系统的设计与实现[J].电脑知识与技术, 2014-11-05.

[2]邹红, 杨红, 崔晓微等.虚拟仿真场景及交互漫游系统[J].油气田地面工程, 2014-01-01.

[3]贾惠柱.虚拟现实中立体显示技术的研究与实现[D].大庆石油学院, 2012-03-14.

[4]李勤顺.基于OGRE的母线虚拟现实三维建模技术的应用与研究[J].华南理工大学, 2012-12-01.

漫游技术 篇10

随着测绘科技与计算机技术的发展，GIS作为国民经济建设中的一个重要信息管理系统，已从二维平面图向三维GIS领域延伸拓展，三维电子地图、数字城市等三维GIS的应用已越来越深入到人们的日常生活中。在增强交互功能，提高三维地理场景的逼真与精细程度的同时，漫游速度下降成为了最敏感的技术瓶颈。如何有效提高交互式三维地理场景中的漫游速度，给用户以高速、流畅的操作感受，成为了三维GIS技术发展中的关键问题之一。仅靠硬件加速得到的效果远远达不到用户的期望性能。在三维GIS平台开发中，最关键也是最耗时的工作是三维模型的构建。优化三维地理场景中的模型是有效解决以上问题的一个突破口。

优化三维模型的技术有很多种，但研究内容多数针对特定数据或是某种技术或是具体算法，缺少面向整个三维地理场景构建过程的综合优化方案。本文着重于研究在三维地理场景构建中可实现的模型优化手段，比较在采用了优化技术后的优化效果，提出一种可实现且效果显著的具有普遍适用性的优化综合技术。采用对比优化前后指标的方法，对各项速度优化技术进行研究分析。并通过具体的应用，将其实践到不同尺度的三维地理场景的构建中。

1 漫游速度评价指标

最能直接反映三维场景漫游速度的参数是帧率(Frames Per Second，简称FPS)，即每秒显示帧数，其单位是fps。帧率高可以得到更流畅、更逼真的动画。在进行三维场景漫游交互时，利用帧率作为指标，可以直接衡量其漫游速度与效果。从满足眼睛的生理需求来说，帧率高于16fps时，画面是连贯的;一般而言，30fps就可以满足视觉感官，60fps则可以明显提升交互感和逼真感。

为了尽可能全面的考察各项模型优化技术的效果，本文将漫游过程分成“全景”、“局部”、“平移”、“推进”和“环绕”五个状态，记录不同状态下的平均帧率值，进行逐一对比评测。“全景”为静态远距离鸟瞰整个三维地理场景;“局部”为静态近距离观察细节场景;“平移”为视角以左右平移方式动态漫游;“推进”为视角以前后推进方式动态漫游;“环绕”为视角以旋转环绕方式动态浏览四周场景。为了便于评测记录，分别将5个状态类型编码为：C1：“全景”;C2：“局部”;C3：“平移”;C4：“推进”;C5：“环绕”。

测试所用计算机的软硬件配置如下：WindowsXP系统，OSG三维图形渲染引擎，CPU为酷睿双核2.33GHz，2GB内存，显卡为ATI Radeon HD2400，显存256MB。

2 优化技术与实现

场景的几何复杂度通常是用场景中几何图元的数量来衡量，是帧速率的决定性因素，因而优化技术主要内容即是尽量简化场景。根据数据内容和建模手段的不同，可将三维地理场景分为两类：一类是以场景为基础，在空间上连续分布的地形对象;另一类是以离散实体为特征，以独立的个体而存在的地物对象，包括建筑物、树木、路灯等。本文针对两个内容分别探讨三维地理场景模型的优化技术。

2．1三维地形优化

三维地形是三维地理场景中数据量较大的模型，三维地形优化手段主要是细节层次(Level of Detail，LOD)技术、网格简化等。

三维地形优化测试所用的数据文件为：dem.tif，DEM高程数据，文件大小为785KB，行列数为704×571，分辨率为30米;tex.tif，对应纹理文件，文件大小为28.1MB，像素大小为3 480×2 822，分辨率为6m。

2．1．1细节层次技术

细节层次技术主要是针对大范围的三维场景，建立二叉树或四叉树结构的金字塔。顶层为一整块简略模型，依次分层分块，底层模型块数越多，模型构造越精细。而在三维环境中，当视线接近物体且视野范围渐小时，细节层次显示技术实现了用视野范围内的局部底层数据块逐层替换上层数据，以保证任意视景下用最小的几何数据来满足水平相当的视觉感官。采用不同分层分块的细节层次技术的优化结果如表1所示。

当采用细节层次技术进行优化后，在C1“全景”状态下，因场景只包含了细节粗略的最顶层地形，所以纹理分辨率和地形网格数都较小，速度明显提快;但在近景状态下，反映的是与未优化前相同的细节详细程度，所以场景漫游速度相当;在运动状态的近景条件下，由于细节层次技术需要动态调度数据，数据从磁盘到内存，再传到显存，并渲染，这一过程对渲染速度产生一定消耗，所以速度有所降低。综合分析，细节层次在远景状态下有较大的提速优势，适合三维地理场景中的大范围地形的表现。

2．1．2网格简化

在保持5层的细节层次基础上，采用不同网格类型，利用地理建模中常用的规则三角网代替规则格网，以便于进一步的三角网合并。三角网合并技术主要采用三角网压缩算法，将在同一平面或近似同一平面上的相邻三角形合并为大三角形或多边形，以减少几何面的数目。采用网格简化后的优化结果如表2所示。

当采用了规则三角网代替规则格网构建三维地形时，因其网格数目稍有增加，所以场景运行速度在各方面稍慢一点。但将三角网进一步合并化简，虽然在地形生成时计算时间较长，但计算所得地形模型的网格数目大幅减少，运行速度也有所提高，特别是弥补了细节层次技术在近景状态下表现的劣势。综合分析，网格数目决定了整体的三维地形渲染效率，将细节层次技术与三角网合并技术结合能在各方面有效提高三维地形的漫游速度。

2．2地物模型简化

地物模型主要是指利用3Dmax、Maya、Creator等建模软件生成的建筑物、树木、道路等地物三维模型。高精度模型利用精细的几何体构造地物的形状与细节，往往面数多、资源消耗大，三维地理场景内若加入多个这样的高精度模型，速度将大大降低。所以需要简化地物模型，利用低精度模型，即利用数少而又能真实模拟地物外形的简单面来构造模型。

简化的方法包括：简化模型几何构造，利用有立体感纹理代替复杂几何体构造;删除隐藏面，将建筑物底部、房檐内部等这些不可见的隐藏面删除以减少模型面数;纹理压缩，在不影响反映地物模型外观的前提下压缩纹理文件的大小以减小模型纹理渲染显示的压力。

用于地物模型简化测试的数据文件为：tm.max，建筑物精细模型，文件大小为2.30M，1 390个几何面;其中含6个bmp纹理文件，总大小2.12M。

2．2．1简化模型几何构造

在场景中尽量减少多边形使用的数量，尽量创建那些视觉上很真实但多边形数量又不多的模型。例如墙面有起伏起凹凸，由数十个多边形组成，但可以将其近似为一个平面，用一个多边形构造即可。对于几何构造省略的细节凹凸，只需用具体立体感的纹理来代替细节构造。一幅贴图代替的简单模型与由几百甚至几千个多边形模型相比，渲染速度要快得多，而效果却不会有太多逊色。

例如构造一个楼梯模型，并不需要逐级阶梯的用多边形构造上去，只需建一个斜面，然后在斜面上贴上楼梯台阶纹理，即以得到一样的三维效果，如图1所示。

2．2．2删除隐藏面

在地物建模时，产生的几何体中难免有一些重复叠加的面，或者是位于建筑物内部不可见的隐藏面。对于这些模型构造面，可在地物模型结构中找出，并予以删除。还有一些面较大部分被遮挡，同样可分割裁剪后删除被遮挡的部分，以减少几何面的渲染消耗。

简化地物模型构造并删除隐藏面的优化结果如表3所示。因建筑物在三维地理场景中属于局部场景，所以只对建筑物全景、局部近景以及旋转环绕三个状态进行测试。在模型经过几何构造简化并删除隐藏面后，其构造面数大幅减少，渲染损耗减少，漫游速度明显加快。

2．2．3纹理压缩

纹理文件是模型的重要组成部分，对纹理文件的压缩可以大大提高模型简化的效率。选择图片压缩格式是最直接的纹理压缩方法。对于只用于外观欣赏而非数据分析的地物模型，其纹理文件可以使用JPEG压缩格式，要比RGB格式的文件小得多。静止图像压缩算法JPEG是一种有损压缩，一般可以达到40∶1或者更高的压缩比。

在保证预计可视化效果的前提下，也可以尽量降低纹理图像的像素尺寸，缩小图像面积来实现纹理文件压缩。纹理像素越低，文件的数据量也就越小。

从图2可以看出，对于内容并不复杂的纹理，像素从128×128降到64×64，效果上几乎看不出区别，但图片面积只有原来的四分之一，数据量压缩了1.69倍;像素从64×64降到32×32，图像质量变差，图片面积同样缩小四倍，但数据量仅压缩了1.15倍。可见在保证图像显示质量的前提下，可以合理选择纹理图像像素尺寸，压缩纹理文件大小。

在地物模型几何构造简化的基础上进行纹理压缩，前后的优化结果如表4所示。当采用JPEG压缩格式压缩后，所有纹理文件的平均压缩率达到约22：1，纹理数据大幅减小，在模型中的图形渲染消耗也随之减少，速度有了明显提高。再进一步调整纹理像素尺寸，减轻渲染压力。从测试结果可以看出，调整调整纹理像素尺寸后，近景细节渲染的效率大幅提高。

3 综合优化结果分析

在综合优化测试中，本文利用了大比例尺数字街区、中比例尺三维城镇以及小比例尺全国三维地形三个不同空间尺度的具体三维地理场景，在建模过程中实践优化技术。3个应用案例的三维可视化效果如图3。

大比例尺的数字街区原始数据模型共计582M，包含局部小山丘地形模型，几百个建筑物、绿化带等地物模型。地物模型数据数目较多，未经优化的模型直接载入造成内存不足而无法实现三维可视化。地形模型地势较为平坦，在三角网合并时有较大优化效率;建筑物模型较多，在对建筑物简化构造和压缩纹理后，优化效果显著。整个场景模型进优化后，总数据量减小到32.3M，三维可视化的漫游速度在60fps左右。

中比例尺的三维城镇原始数据共计851.2M，包含场景地形，影像，城镇建筑物、桥梁、道路、绿地等地物模型。需要对地形建模进行优化，才能实现三维可视化。地形网格合并优化后的场景漫游速度在4fps左右，交互迟钝。对地形模型进一步用细节层次技术优化后，实现地形数据分层分块的动态加载。并优化建筑物模型，减少复杂几何体渲染的消耗。整个场景模型进优化后，总数据量达到1.02G，三维可视化的漫游速度在60fps左右。

小比例尺的全国三维地形原始数据共计168G，包含全国范围的SRTM地形，及相应的遥感影像作为地形纹理，无其它地物模型。地形数据量巨大，未经优化无法实现三维可视化，细节层次优化技术可以高效解决大场景地形问题。对地形进行优化建模，总数据量达295G，三维可视化的漫游速度基本在30fps以上，在运动剧烈状态下，漫游速度下降到10fps左右。

4 结束语

测试数据表明，通过细节层次技术、网格简化、简化模型几何构造、删除隐藏面、纹理压缩等优化手段，可以有效提高场景的漫游速度。将优化技术综合应用于不同尺度和内容的三维地理场景建模中，各种优化技术表现出不同的优化效率。表明每种优化技术都有其优势性和针对性，在实际应用中，需要灵活选取和运用，有针对性地发挥技术的特长，才能高效地实现对漫游速度的优化。

摘要：三维地理场景的流畅性取决于场景的漫游速度。首先, 通过对场景建模过程中的若干优化技术进行研究与实践, 实现三维地理场景漫游速度的提高。并以不同漫游状态下的帧率作为主要指标, 对比优化后和优化前的模型质量、漫游速度及仿真效果, 分析各项优化技术的优劣。然后, 通过数字街区、三维城镇和全国三维地形等应用实例, 验证各项优化技术在不同空间尺度下的可行性与实用性, 提出三维地理场景构建中的一种有效优化漫游速度的综合方案。

关键词：优化,帧率,三维地理场景,建模过程

参考文献

[1]马照亭, 李成名, 王继周, 等.海量地形可视化的研究现状与前景展望[J].测绘科学, 2006 (1) .

[2]曹晶, 邵远征, 张煜, 等.大范围地形及城市三维快速建模与漫游[J].长江科学院院报, 2008 (4) .

[3]王姝, 刘小丹.一种个性化三维人面模型及其绘制方法[J].计算机应用, 2007 (5) .

[4]周石琳, 孙茂印, 景宁.三维虚拟场景绘制加速技术综述[J].计算机工程与科学, 2002 (5) .

[5]周希望, 刘正东.虚拟校园的建模优化及Web3D交互技术[J].软件导刊, 2010 (1) .

[6]洪光, 李洪儒, 牟建.基于Creator的三维模型的简化研究[J].计算机仿真, 2004 (1) .

漫游雕花楼 篇11

她孤独，她冷静，她从容，仿佛是古典诗词的优美画卷，总会让你把这里和唐诗宋词，和明清小说，和水墨丹青，那一个个看似虚幻却又真实地场景重叠再重叠。

黑色太空棉娃娃套装 乐町 参照店内价格/黑色镂空T字鞋 乐町 参照店内价格黑色平檐帽 Diesel 参照店内价格

黑色翻领高腰裙 PeaceBird ￥799/黑色紫边平顶礼帽 PeaceBird￥229/黑色短靴 PeaceBird 参照店内价格

蓝色翻领上衣 MAJESTIC LEGON￥448/黑色蓬蓬裙 PeaceBird￥399/蓝色礼帽 MOSSANT 参照店内价格/黑白拼色短靴 PeaceBird参照店内价格

在小镇风景里徜徉

懒散的午后站在的青石板小路上，身前身后，人来人往，我们就在这水墨画般的小镇风景里徜徉。

肉粉色高领上衣 NICE CLAUP ￥358/猫咪印花背带裤 ES 参照店内价格/平檐货车帽 KANGOL by C.P.U参照店内价格/蓝色闪钻厚底运动鞋 Rabu Rabuby C.P.U 参照店内价格

蓝色汽车印花毛衣 NICE CLAUP ￥458/黑色皮裙 PeaceBird ￥359/金色亮片厚底运动鞋 Rabu Rabu 参照店内价格/豹纹双肩背包 ES 参照店内价格/豹纹拼色平檐货车帽 ES 参照店内价格

白色长袖短毛衣 乐町 参照店内价格/猫咪印花黑色连身裙 MONKI 参照店内价格/字母拼色平檐货车帽 KANGOL by C.P.U参照店内价格/银灰色亮片运动鞋 Rabu Rabu by C.P.U参照店内价格/灰色蛇纹双肩背包M·A·C参照店内价格

凭栏远望

轻启雕花小窗凭栏远望，寻贤访古，粉墙黛瓦，我静静地屏息而坐，生怕我是个闯入这画卷的入侵者。

字母翻领短上衣 乐町￥299/绿色格纹长半裙NICE CLAUP ￥558/钻饰贝雷帽 乐町 ￥159

喜欢这花屋的窗棂

喜欢这花屋的窗棂，这窗棂似是一副画框，静倚窗台，用心感受风儿的缠绵，这空气中仿佛也弥漫着茶的清香。

条纹上衣 乐町参照店内价格/绿色双排扣连衣裙 axes femme 参照店内价格/黑白拼色短靴PeaceBird 参照店内价格

享受身心的清新通透

站在拱门前，我像是与远古的某个人刚刚结束了一次心意相通的对话。此时，阳光暖暖，又有微风拂面，身心霎时清新通透。

印花拼接上衣 ELF SACK ￥779/灰色太空棉半裙 Etam WEEKEND 参照店内价格/黑色T字镂空鞋 乐町 参照店内价格花朵灰色卫衣 Etam 参照店内价格/灰色毛呢半裙 MAJESTIC LEGON ￥498/丝绒马丁靴 Dr.Martens by C.P.U 参照店内价格/粉橘色贝雷帽 乐町 ￥99

一部旧著作里的插画

望着蛛网在尘封的楼阁上铺开它的大网，小草在沉睡的瓦当下努力挣扎，这景象宛如一部旧著作里的插画，让人不由自主的想要翻开扉页，细细看个究竟。

花朵灰色卫衣 Etam 参照店内价格/灰色毛呢半裙 MAJESTIC LEGON ￥498/丝绒马丁靴 Dr.Martens by C.P.U 参照店内价格/粉橘色贝雷帽 乐町 ￥99

灰粉拼色连衣裙 Supreme.La.La. ￥1399/黑色丝绒平底马丁Dr.Martens by C.P.U参照店内价格

淡然清傲的屋前花草

顺着老屋的台阶而下，屋前花草的淡然清傲，丝毫看不出这座老屋的沧桑。

印花短T恤 MONKI 参照店内价格/格纹长裤MONKI 参照店内价格/灰色长外套 Etam 参照店内价格/黑色宽檐礼帽 MONKI 参照店内价格/驼色拼接平底鞋 乐町 参照店内价格/驼色方形挎包 PeaceBird ￥459

条纹针织衫 乐町 参照店内价格/格纹高腰裙 MAJESTIC LEGON 参照店内价格/深蓝色钉珠长外套 /黑色字母手包 PeaceBird ￥259/黑色平顶宽檐帽/暗红色布洛克鞋/手拿包PeaceBird 参照店内价格

蓝绿条纹针织上衣 MAJESTIC LEGON ￥328/黑白针织半裙 PeaceBird 参照店内价格/深灰色长外套 H&M 参照店内价格/黑色宽檐帽 PeaceBird 参照店内价格/紫色方形挎包 MONKI 参照店内价格/驼色短靴 乐町 参照店内价格

斑驳的影映衬着冬天的暖阳

慢慢地走，细细地品。斑驳的影映衬着冬天的暖阳。

透光的斑驳窗影

一段雕花的楼阁，一点透光的斑驳窗影，这些都像是沉淀了的历史故事，在我们的视线中幽深莫测。

黑色拼纱无袖上衣 E&JOY 参照店内价格/条纹印花蓬蓬裙 ELF SACK ￥989/黑色高跟鞋PeaceBird 参照店内价格/钻饰项链 乐町 参照店内价格

黑色抹胸裙 乐町 ￥499/乳白色薄棉蓬蓬裙 Supreme.La.La. ￥1299/黑短靴PeaceBird ￥599/钻饰项链 乐町 参照店内价格

拼色礼服 乐町 ￥599/拼色短靴 PeaceBird 参照店内价格

带你走进拍摄现场

西山雕花楼简介：

西山雕花楼位于西山镇的堂里村，古时候的江南运输多半是靠水运，而堂里则是有四通八达“活水”码头。西山雕花楼的原名是“仁本堂”，取自“以仁为本、礼为教本”的意思。西山雕花楼占地约3亩，曾有五进七落七天井，始建于清康熙年间堪称西山最显赫的大户人家。雕花楼是徐氏后人在康熙、乾隆、咸丰、道光四个朝代中，陆陆续续的添砖加瓦、慢慢的修建而成的。

小编感言

从没想过即使是停车场正对的一堵长着青苔的白墙，都能让我感叹，犹如披着墨色的画卷。透过狭长的翘角飞檐的花墙就在一个窄门里，一个老奶奶正在兜售橘子，老爷爷在她后面收拾着橘子筐，透过她瘦弱的身影，可以看到自家院落里那红了一树的橘子树温软而明媚，如不驻足，甚至你会将它混淆在一整院老式土墙瓦屋和石板房之中。在北方已是万物休眠的世界，而在这里，路边的花儿自然烂漫闲散地开着，将那江南的诗意随意的挥洒在街头巷尾......

漫游技术 篇12

1 场景建模

1.1 实体模型的构建

1.1.1 校园建筑物

主要有教学楼、学生宿舍、校内食堂、图书馆等。这些建筑物大多比较规则, 外形、结构简单明了。观察和测量建筑物的位置和相关尺寸, 利用相机拍取建筑物的图片, 并运用几何立方体模型, 把处理好的图片和几何立方体模型结合起来。值得注意的是, 一些外形与结构比较复杂、繁琐的建筑物, 要利用精细、严谨的建模技术, 从而全方位展示建筑物的局部特征和一些特色的装饰特征, 之后利用数码方面全面、细致地拍取建筑物图片, 并对图片进行相关处理, 与几何三维模型相结合、与表面和局部相结合。

1.1.2 天空和树木等环境建模

虚拟现实技术在校园漫游系统中, 天空和树木等环境要素能有效提高虚拟场景的形象、真实感, 提高学生的漫游体验;另外, 研究一些特殊项目时, 要加强对树木的重视, 实际操作时, 把树木当做建模主体, 提高真实感。天空和树木的建模多采用图像建模法, 操作起来快捷方便, 计算机生成出来的视觉效果比较好。树木纹理的透明处理技术, 是对树木进行三维建模的核心技术。

1.2 确定场景层次关系

校园视景系统的运行质量高低受场景的层次关系很大的影响。确立好场景层次游戏有利于提高系统的实时性。要根据校园内地貌的实际情况, 对场景实施科学的区域分割。在每个分割的地面区域, 场景要按照层次从高到低、从粗到细合理完成模型场景的构建。方便今后对模型进行修改与调整。

虚拟校园的场景包括地形、道路、光源等多个不同区域组成, 这些不同区域的元素大体相似。如, 校园建筑物、天空、树木等对象, 都可通过外部调用命令进来。

2 场景模型的优化与显示

校园虚拟场景其实是一个很复杂的模型, 由于在渲染过程中会随时生成很多多边形, 造成内存的大量交换, 系统的实时交互速度被降低。现阶段, 即使虚拟现实硬件设备方面的性能有所提高, 但是校园场景需要处理的数据非常多, 再好的硬件设备也力所不能及。所以, 需要提高软件性能, 探索更多的高效算法, 现阶段, 模型的优化和快速显示技术应用的比较多。

2.1 模型的优化

被建好的模型有时会产生一些多余的面, 少数面可能在物体的内部, 也可能在其他面的背部, 所以, 要及时删掉那些可不见的面片。一些特殊情况下也可以合并面片, 减少模型的面片数。另外, 合并建筑物正面的面片、删除建筑物底部的面片, 不仅对建筑物模型没有影响, 还可以有效减少面片数量。

2.2 模型的快速显示

2.2.1 场景分割方面

把虚拟的场景分割成几个区域, 人们智能看到虚拟环境中物体的一小部分, 所以, 渲染时只需渲染人们可视范围内的物体模型。有利于降低模型处理时的复杂度, 提高系统的运行速度。

2.2.2 细节等级方面

工作人员可采用几组多边形树目不同的模型来描述同一个场景。根据多边形的实际数量, 分成不同的等级, 精细的模型面数要多与粗略的模型面。根据视点和模型之间的不同距离, 灵活切换这些模型的细节等级, 降低这些经常的复杂度, 如果物体和视点之间的距离较长, 即采用粗略的模型, 反之, 采用精细的模型。

2.2.3 实例技术

这种技术一般应用在几个几何形状相同、位置却不同的物体上。如, 在进行校园建筑物建模时, 学校有很多的路灯, 这些路灯几何形状是一样的, 位置却不一样, 如果把这些路灯全部放进内存, 那么会造成空间浪费。利用实例技术, 只放一个路灯实例在内存里, 在将这个路灯进行平移、翻折、旋转, 那么就可以得到一些形状相同位置不同的路灯, 有利于节省内存的空间。

2.2.4 纹理映射方面

在虚拟场景建模时, 增加场景真实感的一个有效手段便是纹理映射。如, 绘制校园内墙壁时, 可以以一个真实的图案作为文案贴在矩形墙上。如果不采用纹理映射技术, 那么在绘制墙壁时, 要把每一块砖都作为独立的矩形来画。纹理映射技术, 能有效防止每个场景细节都需要用多边形来表达, 可以有效减少模型的多边形数量, 提升显示速度。

3 实时漫游与碰撞检测方面

3.1 实时漫游

当完成虚拟场景的建模工作时, 可以将模型导进Vega软件中开始实时漫游。 (Vega是一种模拟实时视景的驱动软件, 主要用来渲染环境、描述虚拟场景。) 包括Lynx的图形用户界面工具箱、以计算机C语言为基础的Vega函数调用库两部分。Lynx的主要作用是建立三维场景模型, 并把它放到应用定义文件内, 然后, 应用程序就能利用Vega函数调用库渲染驱动已经建好的三维场景模型。该系统以场景的特点、用户漫游的快捷方便为基础, 为满足不同用户的不同需求, 建立了两种漫游系统, 即手动漫游与自动漫游。

3.2 碰撞检测

为提高校园虚拟场景的真实性, 漫游系统拥有了碰撞检测功能。利用Vega软件和Lynx用户界面工具箱, 在不需要写代码和重新编译的前提下, 通过重新设置物体或者物体某部分的Isector Class实现碰撞检测功能。通过将多组Isector Class为不同的值, 限制视点只能在一点的数据范围内移动, 可以有效减少碰撞检测的数据计算量, 降低计算难度, 提高碰撞检测的效果。

4 结束语

综上所述, 虚拟现实技术广泛应用于各大高校校园漫游系统已是大势所趋, 为学生提供多种学习和生活的体验。笔者对虚拟现实在校园漫游系统中的应用做的上述分析, 希望能对各学校今后虚拟现实校园漫游技术的发展有一定的帮助。

参考文献

[1]边美玲.虚拟校园漫游系统的设计与实现[D].硕士学位论文, 武汉:中北大学, 2010.

[2]李宝瞳, 邢丹丹, 孙丽君.基于Open GL的虚拟校园建模和漫游设计与实现[J].光盘技术, 2009.