楊曉波, 陳邦澤, 張文翔, 曹海龍, 李欣亮, 趙 青

(西藏民族大學(xué) a.信息工程學(xué)院, 西藏光信息處理與可視化技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; b.教育學(xué)院, 陜西 咸陽(yáng) 712082)

基于三維激光掃描技術(shù)和VR-Platform的校園虛擬漫游系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊曉波a, 陳邦澤b, 張文翔a, 曹海龍a, 李欣亮a, 趙 青a

(西藏民族大學(xué) a.信息工程學(xué)院, 西藏光信息處理與可視化技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; b.教育學(xué)院, 陜西 咸陽(yáng) 712082)

為了緊跟高校信息化和數(shù)字化校園建設(shè)的步伐，利用三維激光掃描技術(shù)和VR-Platform設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)三維校園虛擬漫游系統(tǒng)。運(yùn)用三維激光掃描技術(shù)采集校園主要建筑點(diǎn)云，用3ds Max建立校園建筑三維模型，以衛(wèi)星地圖截取校園地圖為背景制作校園地形、道路、輔助設(shè)施、樹(shù)木花草三維模型，合并簡(jiǎn)化三維模型、材質(zhì)貼圖、燈光布置、烘焙后將模型導(dǎo)入VR-Platform ；制作導(dǎo)航圖、架設(shè)多臺(tái)相機(jī)、設(shè)置碰撞檢測(cè)、添加骨骼角色、嵌入多媒體；通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)和距離觸發(fā)查看校園介紹等內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)虛擬場(chǎng)景的人機(jī)交互控制。結(jié)果表明：通過(guò)這種方法建立的虛擬校園場(chǎng)景逼真，沉浸感強(qiáng)，可多角度全方位自由漫游，在校園處突等方面能發(fā)揮一定的作用。

虛擬校園漫游系統(tǒng)； 點(diǎn)云； 三維模型； 虛擬現(xiàn)實(shí)； 交互

0 引 言

虛擬校園漫游系統(tǒng)(Virtual Campus Roaming System)是利用虛擬現(xiàn)實(shí)、地理信息系統(tǒng)、多媒體和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等高新技術(shù)將校園地理空間信息和校園特有屬性信息相結(jié)合，構(gòu)建逼真而且具有視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)的虛擬校園景觀，用戶可以在虛擬校園中漫游、查詢等操作。

三維虛擬校園漫游系統(tǒng)的建立主要分為場(chǎng)景建模和在虛擬現(xiàn)實(shí)軟件中實(shí)現(xiàn)漫游兩大部分。3ds Max簡(jiǎn)單直觀的建模方式和其強(qiáng)大的材質(zhì)貼圖功能，及其與 VR-Platform的完美兼容性使得虛擬校園漫游得以很好地實(shí)現(xiàn)。本文利用三維掃描技術(shù)、3ds Max多邊形建模技術(shù)和VR-Platform 虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)軟件相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了校園三維虛擬漫游和人機(jī)交互功能。

1 三維虛擬校園漫游系統(tǒng)總體架構(gòu)

本漫游系統(tǒng)利用三維激光掃描技術(shù)對(duì)校園主要建筑進(jìn)行掃描采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)，以點(diǎn)云為參照物利用3ds Max軟件對(duì)主要建筑進(jìn)行建模，通過(guò)衛(wèi)星地圖等數(shù)據(jù)取得校園平面圖，以校園平面圖為藍(lán)本將校園主要建筑以合適的比例擺放在其合適的位置，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建出校園道路、其他輔助設(shè)施以及樹(shù)木花草，通過(guò)實(shí)地拍攝照片和PS技術(shù)獲得真實(shí)的建筑和道路紋理，設(shè)置材質(zhì)貼圖、設(shè)置燈光并經(jīng)過(guò)烘焙后將場(chǎng)景導(dǎo)入VRP，在VRP中加入碰撞檢測(cè)、相機(jī)、導(dǎo)航地圖、骨骼動(dòng)畫(huà)并添加背景音樂(lè)，進(jìn)行腳本設(shè)置以及界面設(shè)計(jì)，達(dá)到交互漫游的目的，最后完成具有多種漫游方式的三維虛擬校園漫游系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

圖1 校園虛擬漫游系統(tǒng)構(gòu)架圖

2 三維激光掃描技術(shù)

三維激光掃描技術(shù)又稱為實(shí)景復(fù)制技術(shù)，它突破了傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量方法，具有高效率、高精度的特點(diǎn)，通過(guò)掃描采集到掃描物體表面的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，解決了大型建筑結(jié)構(gòu)尺寸難以測(cè)量的問(wèn)題，并節(jié)省了大量的人力物力。

本文利用Trimble TX5三維激光掃描儀對(duì)校園主要建筑進(jìn)行掃描采集到彩色點(diǎn)云。下面以主教學(xué)樓為例進(jìn)行介紹，主教學(xué)樓結(jié)構(gòu)較復(fù)雜由多個(gè)部分構(gòu)成，需要設(shè)置多個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行掃描，既要保證相鄰站點(diǎn)之間有重疊的區(qū)域(以便后期的配準(zhǔn))又要保證站點(diǎn)不能太多(否則會(huì)產(chǎn)生大量的冗余數(shù)據(jù))，接著對(duì)采集到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)拼接，配準(zhǔn)后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)再經(jīng)過(guò)刪除雜點(diǎn)，去除噪聲，處理冗余點(diǎn)，數(shù)量?jī)?yōu)化后保存[1-3]。進(jìn)行相應(yīng)的格式轉(zhuǎn)換后，導(dǎo)入3ds Max中的主教學(xué)樓點(diǎn)云數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖2 導(dǎo)入3ds Max中的點(diǎn)云數(shù)據(jù)

3 三維模型建立

三維模型是整個(gè)工程的基石，在VRP中制作場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)漫游效果都依賴于此，模型建立得好與壞關(guān)系到最終交互系統(tǒng)的效果。在建立模型時(shí)，可根據(jù)校園內(nèi)場(chǎng)景的實(shí)景情況，優(yōu)先選擇大型建筑物建模，然后再把大型建筑物周?chē)膶?duì)象依次建模形成一片完整的區(qū)域，最后把場(chǎng)景中所有的模型按照實(shí)際位置以相應(yīng)的比例擺放到合適的位置。

3.1校園主要建筑的三維模型建立

下面以綜合實(shí)驗(yàn)樓為例，介紹通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)在3ds Max中建模的過(guò)程。建模過(guò)程中以點(diǎn)云數(shù)據(jù)為參照物捕捉綜合實(shí)驗(yàn)樓底部點(diǎn)云勾勒出主要綜合實(shí)驗(yàn)樓輪廓線，用修改器中的擠出命令將樣條線擠出完成墻體，將其塌陷成可編輯多邊形，然后用分割、連接、擠出、輪廓和倒角等命令制作出門(mén)、窗、柱子等細(xì)節(jié)，門(mén)、窗、柱子等的位置和尺寸也是通過(guò)點(diǎn)云精確取得。因?yàn)槿S模型最終要導(dǎo)入VRP中并實(shí)現(xiàn)漫游，所以在建模時(shí)應(yīng)盡量減少模型的面片數(shù)，以達(dá)到簡(jiǎn)化模型的效果從而兼顧速度和精度；對(duì)距離相近或相連的模型可合并處理[4]。另外應(yīng)注意每建出一個(gè)子模型都要用樹(shù)狀命名法進(jìn)行命名，最終完成的綜合實(shí)驗(yàn)樓模型如圖3所示。

圖3 貼圖后的綜合實(shí)驗(yàn)樓三維模型效果

3.2材質(zhì)和貼圖

虛擬校園是虛擬現(xiàn)實(shí)世界真實(shí)存在的場(chǎng)景，其所表現(xiàn)的視覺(jué)效果和逼真程度很大一部分是由三維建筑物的紋理所決定的，因此給三維模型賦予相應(yīng)的真實(shí)貼圖也是建模過(guò)程中重要的環(huán)節(jié)，尤其是對(duì)于過(guò)于復(fù)雜的模型可以直接用貼圖表現(xiàn)，構(gòu)造出復(fù)雜程度適中的模型，以達(dá)到模型質(zhì)量和系統(tǒng)速度間的平衡[5]。因此對(duì)校園進(jìn)行數(shù)碼相機(jī)實(shí)地拍攝采集圖片是非常必要的，并用圖片處理軟件如Photoshop對(duì)其進(jìn)行光線、色彩等的處理，以保證貼圖效果真實(shí)自然。為了使效果最優(yōu)，應(yīng)對(duì)金屬支撐架、大理石臺(tái)階和玻璃門(mén)窗等細(xì)節(jié)處單獨(dú)精細(xì)拍照，編輯、調(diào)色等處理后加以使用[6]，也可后期在VRP中對(duì)金屬、玻璃材質(zhì)進(jìn)行更精細(xì)處理。為了更好地管理和處理貼圖用PS制作uvw展開(kāi)貼圖，貼圖時(shí)uvw貼圖和uvw展開(kāi)修改器可方便地對(duì)貼圖進(jìn)行調(diào)整[7]。

3.3模型的擺放和道路等其他輔助設(shè)施的三維建模

通過(guò)衛(wèi)星地圖方式找到校園地圖制作出校園平面圖并保存成“AI”文件，將制作好的校園平面圖導(dǎo)入3ds Max，根據(jù)校園平面圖顯示的位置將模型導(dǎo)入并依次擺放。隨后在其基礎(chǔ)上建立道路和周邊的輔助設(shè)備模型，此期間注意多采用捕捉、對(duì)齊等方式以避免模型之間出現(xiàn)不必要的縫隙。道路、路燈、長(zhǎng)椅和樹(shù)木及其他輔助設(shè)施在校園中可能所占幾何空間并不大，但是這些小景模型的精細(xì)制作可以更好地增加虛擬場(chǎng)景的真實(shí)感和親切感。另外對(duì)于校園內(nèi)樹(shù)木模型，后期在VRP對(duì)場(chǎng)景中模型面片數(shù)有要求限制，而看似簡(jiǎn)單的樹(shù)木模型面片數(shù)由于量大，會(huì)大大加重系統(tǒng)負(fù)荷，所以系統(tǒng)中的樹(shù)木模型采用了十字面片或6到8個(gè)面片建模并直接賦予貼圖的方法，在逼真程度上會(huì)有一定程度的影響[8]，但卻能較好地提高系統(tǒng)效率。

3.4燈光的布置

3ds Max有自帶的燈光也支持Vray燈光，VRP也同時(shí)支持這兩種燈光。在整個(gè)場(chǎng)景的燈光布局中，遠(yuǎn)景燈光主要以天光來(lái)表現(xiàn)，通過(guò)調(diào)整位置、數(shù)量和參數(shù)達(dá)到預(yù)想效果；近景部分由于要展現(xiàn)出有些建筑物門(mén)窗的玻璃效果、水池的反射和墻上的射影效果等，需先根據(jù)實(shí)景狀態(tài)通過(guò)目標(biāo)聚光燈做出映射和反射效果，再通過(guò)在建筑圖周?chē)O(shè)置泛光燈來(lái)配合聚光燈以達(dá)到最佳效果。最后在模型外部設(shè)置泛光燈來(lái)烘托整個(gè)場(chǎng)景的光線。在布置燈光時(shí)應(yīng)盡量減少光源，光源太多會(huì)增加系統(tǒng)開(kāi)銷，添加時(shí)應(yīng)按照先主光源后輔光源的順序。燈光的作用除了使模型更加逼真外，還應(yīng)考慮到襯托出聚光燈的燈光效果，所以在燈光的陰影貼圖中設(shè)置 “倍增”和“采樣范圍”等參數(shù)時(shí)應(yīng)注意[9]。

3.5模型烘焙

渲染是烘焙前非常重要的一項(xiàng)工作，可以用圖片的形式幫助我們查看場(chǎng)景中完成的模型效果和場(chǎng)景效果。Vray渲染器在性能和效果比較優(yōu)秀，所以采用Vray渲染器?？稍?ds Max中加入多個(gè)攝像機(jī)，在不同的攝像機(jī)視角下查看近景處細(xì)節(jié)的貼圖、燈光、陰影和透明等效果，并加以調(diào)試和修改以達(dá)到項(xiàng)目需求。

烘焙是創(chuàng)建真實(shí)VR場(chǎng)景的必要環(huán)節(jié)，它將3ds Max中設(shè)置的燈光效果和材質(zhì)紋理等進(jìn)行光能傳遞計(jì)算，生成光照和陰影效果并以貼圖的方式保存到文件，使得場(chǎng)景更有厚重感、體量感，光感更細(xì)膩、更真實(shí)。烘焙時(shí)需要注意：① VRP只支持Complete Map和Lightinh Map這兩種烘焙方式的貼圖；② 烘焙的默認(rèn)紋理是256×256，但是對(duì)于大尺寸物體應(yīng)調(diào)整尺寸；③ 烘焙后的貼圖不能重名[10]。

3.6導(dǎo)入VRP前模型優(yōu)化

將制作好的模型導(dǎo)入VRP時(shí)，首先要對(duì)模型進(jìn)行成組或合并以避免在VRP中出現(xiàn)模型錯(cuò)位分離的現(xiàn)象；同時(shí)要對(duì)貼圖進(jìn)行調(diào)整，否則會(huì)出現(xiàn)貼圖無(wú)法顯示的情況。如果出現(xiàn)上述問(wèn)題：① 檢查是不是存在破面、重面現(xiàn)象；② 檢查是不是有重名的模型；③ 是否有空模型；④ 烘焙前對(duì)模型分層，需要烘焙和不需要烘焙的模型放在不同的層中，大小模型分別放在不同的層中；⑤ 將多維材質(zhì)一次性打散成標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)。

4 VRP 編輯和漫游效果設(shè)置

4.1VRP中場(chǎng)景的優(yōu)化

場(chǎng)景導(dǎo)入VRP后經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)如閃爍、部分面片不顯示等情況，在建模過(guò)程中存在的一些問(wèn)題在場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)時(shí)就會(huì)暴露出來(lái)，因此在建模時(shí)不用等到所有模型建立好后才導(dǎo)入VRP,而應(yīng)該建好部分模型就導(dǎo)入查看是否存在問(wèn)題，并及時(shí)進(jìn)行修改調(diào)整，在后面的建模過(guò)程中也應(yīng)避免同類問(wèn)題出現(xiàn)。如此可避免烘焙后才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題而出現(xiàn)重復(fù)返工現(xiàn)象。 烘焙后導(dǎo)入到VR-Platform中的場(chǎng)景應(yīng)仔細(xì)檢查場(chǎng)景中的模型是否有瑕疵，如果有接縫可在VRP中進(jìn)行縮放處理。如果出現(xiàn)模型破損等錯(cuò)誤，就需要回到3ds Max中重新修改。在VRP中還可以通過(guò)本身的修改器對(duì)已有場(chǎng)景的材質(zhì)、紋理、陰影進(jìn)行調(diào)節(jié)，也可在PS中改變貼圖色相和飽和度等以匹配顏色，調(diào)整銳化和曲線等命令增強(qiáng)貼圖色調(diào)的明暗對(duì)比。還需要注意的是3ds Max中的玻璃材質(zhì)在導(dǎo)入VRP后無(wú)法直接顯示其透明效果，需要對(duì)它進(jìn)行單獨(dú)的修改。為了真實(shí)再現(xiàn)天空選取相應(yīng)的天空盒，如日落、藍(lán)天、夜晚等[11]。另外對(duì)于池塘、湖面進(jìn)行菲涅爾水面設(shè)置，使得水面真實(shí)自然有動(dòng)感。

4.2貼圖壓縮

為防止漫游系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)電腦出現(xiàn)卡頓或死機(jī)的現(xiàn)象，在 VRP編輯器中對(duì)整個(gè)場(chǎng)景的貼圖進(jìn)行壓縮優(yōu)化操作，以達(dá)到可用顯存總量大于總顯存消耗值的系統(tǒng)要求[12]。另外為了優(yōu)化VR場(chǎng)景貼圖在網(wǎng)頁(yè)中的下載速度和顯示精度，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)發(fā)布時(shí)的JPG精度，重點(diǎn)模型貼圖把JPG精度設(shè)置得高一點(diǎn)，在發(fā)布成VRP的IE文件時(shí)圖片的清晰度就會(huì)相對(duì)的更高[13]。

4.3設(shè)計(jì)導(dǎo)航圖

導(dǎo)航圖是漫游系統(tǒng)的一項(xiàng)關(guān)鍵功能，用戶通過(guò)它可以方便地在虛擬場(chǎng)景中找到自己的準(zhǔn)確位置，并可通過(guò)它漫游到任何自己想去的地方，這將大幅度增加系統(tǒng)的交互性[14]。導(dǎo)航圖要根據(jù)校園平面圖和建立好的三維場(chǎng)景來(lái)制作，首先在 3ds Max中捕捉記錄下校園平面圖上最大和最小的的 x、y坐標(biāo)值；接下來(lái)高精度抓圖場(chǎng)景頂視圖,并對(duì)其處理另存為 PNG格式圖片；在VR-Platform編輯器中設(shè)置導(dǎo)航圖、添加相機(jī)，導(dǎo)航圖中出現(xiàn)的箭頭就是相機(jī)在導(dǎo)航圖中的位置，這時(shí)場(chǎng)景的實(shí)時(shí)導(dǎo)航就實(shí)現(xiàn)了。

4.4碰撞檢測(cè)

在虛擬場(chǎng)景中設(shè)置碰撞檢測(cè)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及用戶在與場(chǎng)景中不可穿越的虛擬物體發(fā)生碰撞時(shí)的反應(yīng)，能夠體現(xiàn)虛擬場(chǎng)景的真實(shí)性、實(shí)現(xiàn)用戶在環(huán)境中漫游時(shí)的互動(dòng)響應(yīng)，使用戶在三維虛擬校園中漫游產(chǎn)生真實(shí)世界的舒適感，如此既保證虛擬場(chǎng)景的實(shí)時(shí)性和構(gòu)想性又保證了沉浸感。

4.5多媒體嵌入

在VRP中多媒體的嵌入有內(nèi)部嵌入和外部鏈接兩種方式。內(nèi)部嵌入可以用ATX貼圖、Flash控件和渲染到貼圖3種方式，可以加載到三維模型上和界面元素上。外部鏈接需要使用腳本控制，在按鈕上添加“腳本文件”中選擇“打開(kāi)任意文件”腳本并選擇所要鏈接的多媒體文件。需要注意的是外部鏈接式的多媒體在播放時(shí)需要加載外部組件才能播放。視頻媒體是關(guān)于學(xué)生文體活動(dòng)、大屏幕電視等內(nèi)容，一般采用外部鏈接；音頻媒體分為背景音樂(lè)和解說(shuō)詞兩部分，一般采用內(nèi)部嵌入。視音頻交互均采用距離式觸發(fā)交互方式，即當(dāng)用戶進(jìn)入到設(shè)定的距離范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)所設(shè)置的內(nèi)容進(jìn)行播放，當(dāng)學(xué)習(xí)者退出設(shè)定的交互范圍時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停止先前觸發(fā)內(nèi)容的播放[15]。

4.6漫游系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.6.1骨骼動(dòng)畫(huà)角色

骨骼動(dòng)畫(huà)角色是多種漫游的基礎(chǔ)，許多相機(jī)都要附加在其之上。在“骨骼動(dòng)畫(huà)”的角色庫(kù)中選擇人物模型，右鍵添加到當(dāng)前場(chǎng)景中對(duì)其進(jìn)行移動(dòng)和縮放調(diào)整到合適大小，然后在動(dòng)作庫(kù)中為角色添加場(chǎng)景中需要的動(dòng)作。

4.6.2虛擬相機(jī)的設(shè)定

VRP中的漫游方式主要有自主式漫游和沿固定路徑漫游。固定式漫游是按系統(tǒng)事先設(shè)定的路徑進(jìn)行漫游，自主式漫游的自由度高，觀看角度多，用戶體驗(yàn)更加充分。為了方便用戶從不同視角、多角度、全方位漫游校園，系統(tǒng)中架設(shè)多臺(tái)攝相機(jī)，用戶從而可以自由進(jìn)行視點(diǎn)的切換[16]。

飛行相機(jī)使用戶可以從高空俯瞰整個(gè)虛擬場(chǎng)景，可以全面了解整個(gè)校園場(chǎng)景的布局，體驗(yàn)虛擬校園整體的效果和感受。行走相機(jī)以行走的方式體驗(yàn)虛擬場(chǎng)景，具有模擬人的第一視角、360度全視角觀察、自主選擇瀏覽等特點(diǎn)，可以豐富虛擬校園的展示途徑，提高虛擬校園的展示功能。動(dòng)畫(huà)相機(jī)用于錄制相機(jī)動(dòng)畫(huà)，通過(guò)回放或調(diào)整播放順序可以實(shí)現(xiàn)各種不同效果的固定路徑漫游[17]。旋轉(zhuǎn)相機(jī)實(shí)現(xiàn)圍繞三維建筑物環(huán)繞瀏覽。角色控制相機(jī)是通過(guò)創(chuàng)建角色控制相機(jī)從而綁定角色，控制角色在場(chǎng)景中進(jìn)行互動(dòng)瀏覽，設(shè)置完畢后通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)控制角色的移動(dòng)進(jìn)行第三人稱漫游。角色跟蹤相機(jī)是以一個(gè)角色或者以一個(gè)物體為跟蹤對(duì)象，實(shí)現(xiàn)類似游戲中以第三人稱視角來(lái)瀏覽虛擬場(chǎng)景的效果。VRP可以很好地識(shí)別3ds Max的相機(jī)，所以充分利用3ds Max強(qiáng)大的相機(jī)功能，第一種是架設(shè)定點(diǎn)相機(jī)，讓用戶近距離觀察建筑物細(xì)節(jié)；第二種是架設(shè)動(dòng)畫(huà)相機(jī)，對(duì)三維場(chǎng)景添加路徑并附加跟隨相機(jī)，調(diào)整相機(jī)屬性即可；第三種是架設(shè)飛行相機(jī)。

4.6.3場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)交互設(shè)計(jì)

對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行驅(qū)動(dòng)交互設(shè)計(jì)，通過(guò)界面編輯器為三維虛擬校園漫游系統(tǒng)設(shè)計(jì)二維用戶界面，添加控制按鈕，設(shè)置熱點(diǎn)和動(dòng)作，使用戶可以自由地與漫游系統(tǒng)交互，控制漫游的方式。切換不同相機(jī)，用戶可以多角度、全方位在虛擬校園中漫游?？赏ㄟ^(guò)鍵盤(pán)上的W(前進(jìn))S(后退)A(左移)D(右移)來(lái)進(jìn)行漫游以第一人稱在場(chǎng)景中自由行走，也可通過(guò)鍵盤(pán)控制虛擬角色以第三人稱漫游[18-19]。可點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵指定目的地，虛擬人物會(huì)根據(jù)所指定位置自行前進(jìn)；當(dāng)然也可用鼠標(biāo)控制觀察角度。相機(jī)切換可按快捷“C”或點(diǎn)擊菜單欄中的相機(jī)列表直接選擇需要切換的相機(jī)。圖4為飛行相機(jī)看到的校園一角，圖5為虛擬角色第三人稱方式漫游。

圖4 飛行相機(jī)看到的校園一角

圖5 虛擬角色第三人稱漫游

4.7編譯輸出

經(jīng)過(guò)多次測(cè)試修改，即可編譯發(fā)布三維虛擬校園漫游系統(tǒng)。

5 結(jié) 語(yǔ)

三維虛擬校園漫游系統(tǒng)讓用戶可以進(jìn)行鳥(niǎo)瞰、俯視、第一人稱自主漫游、第三人稱虛擬角色漫游等多種方式全方位、多角度游覽虛擬校園，并可通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、距離觸發(fā)多媒體信息如文本、音頻、視頻多方式了解校園。通過(guò)本系統(tǒng)營(yíng)造了一個(gè)逼真的校園建筑環(huán)境，有助于外界深入了解校園環(huán)境、宣傳校園文化，從而有利于學(xué)校擴(kuò)大影響力；為校園規(guī)劃設(shè)計(jì)、消防處置、管道維修等緊急情況提供支持，也有利于其內(nèi)部管理層制定出有關(guān)校園規(guī)劃正確決策；新生在入學(xué)前就可以全面的了解校園的布局、交互式的查詢；這將成為數(shù)字化校園的基礎(chǔ)，并切實(shí)提高校園管理效率和科學(xué)化水平。

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慶賀《實(shí)驗(yàn)室研究與探索》雜志創(chuàng)刊35周年

DesignofVirtualCampusRoamingSystemBasedon3dLaserScanningTechnologyandVR-Platform

YANGXiaoboa,CHENBangzeb,ZHANGWenxianga,CAOHailonga,LIXinlianga,ZHAOQinga

(a.College of Information Engineering Xizang Key Laboratory of Optical Information Processing and Visualization Technology; b.College of Xizang education，Xizang Minzu University, Xianyang 712082, Shanxi, China)

In order to keep up with the pace of the construction of the university informatization and the digital campus, design and the virtual campus roaming system.are designed realized with the 3D laser scanning technology and VR-Platform,three dimensional laser scanning technology are used tocollect the main constructions points of the campus, and 3ds Max is used to establish three-dimensional model of the campus building.Intercepting the campus map from the satellite map as background the authors make the campus terrain, roads and other auxiliary facilities, trees, flowers and plants of 3d model.and merge and simplify those 3d models.After texture mapping, lighting arrangmant, baking and so on,then the model is imported into VR-Platform;As design navigation map, we set up multiple camera, collision detection, add bone role, embed multimedia; Users can also click on the keyboard, mouse and distance to view the campus introduction and so on,hence human-computer interactive control of virtual scene is realized.Experiment result showed: the virtual campus scene is realistic and immersive, Users can freely roam from multiple angles.This system can play a certain role in campus emergencies.

virtual campus roaming system； point cloud; three-dimensional model; virtual reality; interaction

TP 391.9

A

1006-7167(2017)10-0110-05

2017-03-07

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41361044)；全國(guó)教育科學(xué)規(guī)劃項(xiàng)目(FCB150516)；西藏自治區(qū)科技廳重點(diǎn)項(xiàng)目(2016-ZR-15-14)；西藏民族大學(xué)重點(diǎn)課程 (3dsMax動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì))

楊曉波(1970-)女，甘肅景泰人，碩士，教授，研究方向: 虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)。Tel.:13689186609； E-mail:hzyangxb@126.com