1、三維校園的開發(fā)與設(shè)計(jì)即全景校園 HYPERLINK http:/www.ukn3d.cc/ 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)陳 誠摘要 虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)(VVirttuall Reealiity，簡簡稱VRR;又譯譯作靈境境、幻真真)是近近年來出出現(xiàn)的高高新技術(shù)術(shù)，也稱稱靈境技技術(shù)或人人工環(huán)境境。 HYPERLINK http:/www.ukn3d.cc/ 虛擬擬現(xiàn)實(shí)是是利用電電腦模擬擬產(chǎn)生一一個(gè)三維維空間的的虛擬世世界，提提供使用用者關(guān)于于視覺、聽聽覺、觸觸覺等感感官的模模擬，讓讓使用者者如同身身歷其境境一般，可可以及時(shí)時(shí)、沒有有限制地地觀察三三度空間間內(nèi)的事事物。 VR是是一項(xiàng)綜綜合集成成技術(shù)，涉涉及計(jì)算算機(jī)

2、圖形形學(xué)、人人機(jī)交互互技術(shù)、傳傳感技術(shù)術(shù)、人工工智能等等領(lǐng)域，它它用計(jì)算算機(jī)生成成逼真的的三維視視、聽、嗅嗅覺等感感覺，使使人作為為參與者者通過適適當(dāng)裝置置，自然然地對虛虛擬世界界進(jìn)行體體驗(yàn)和交交互作用用。使用用者進(jìn)行行位置移移動(dòng)時(shí)，電電腦可以以立即進(jìn)進(jìn)行復(fù)雜雜的運(yùn)算算，將精精確的33D世界界影像傳傳回產(chǎn)生生臨場感感。該技技術(shù)集成成了計(jì)算算機(jī)圖形形(CGG)技術(shù)術(shù)、計(jì)算算機(jī)仿真真技術(shù)、人人工智能能、傳感感技術(shù)、顯顯示技術(shù)術(shù)、網(wǎng)絡(luò)絡(luò)并行處處理等技技術(shù)的最最新發(fā)展展成果，是是一種由由計(jì)算機(jī)機(jī)技術(shù)輔輔助生成成的高技技術(shù)模擬擬系統(tǒng)。以以武漢科科技大學(xué)學(xué)中南分分校環(huán)境境為虛擬擬空間,拍攝教教學(xué)樓、圖圖書

3、館、體體育館、宿宿舍區(qū)、道道路、樹樹木、花花園、亭亭閣等室室外場景景生成全全景圖,實(shí)現(xiàn)虛虛擬校園園實(shí)景漫漫游,并為用用戶提供供鍵盤、鼠鼠標(biāo)等多多種控制制手段和和人機(jī)交交互方式式。 而而整個(gè)技技術(shù)設(shè)計(jì)計(jì)中需要要解決的的三個(gè)問問題是：全景圖圖的生成成、漫游游空間的的編輯和和瀏覽器器的設(shè)計(jì)計(jì).關(guān)鍵詞： HYPERLINK http:/www.ukn3d.cc/ 虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí);圓魚眼眼圖像;圖像拼拼接;全景漫漫游;PV33D;FFLASSH AAS3.0einolega voe msPanorramiic VVirttuall Toour tecchnoologgy iis tthe reaalizz

4、atiion of thee caampuusChengg ChennAbstrracttVirtuual Reaalitty (Virrtuaal RReallityy, rrefeerreed tto aas VVR; theey ttrannslaatedd sppiriituaal eenviironnmennt, fanntassy rreallly) iss a higgh-ttechh inn reecennt yyearrs, alsso kknowwn aas VVirttuall Reealiity tecchnoologgy oor aartiificciall ennv

5、irronmmentt. Virrtuaal rreallityy iss thhe uuse of commputter simmulaatioon tto ggeneeratte aa thhreee diimennsioonall viirtuual worrld, too prroviide useers witth rregaard to vissuall, aaudiitorry, tacctille ssimuulattionns, Useers, ass immmerrsivve ggeneerall, iin ttimee, ttherre iis nno llimiit t

6、to oobseervee thhe tthreee-ddimeensiionaal tthinngs inssidee.VR iss a commpreehennsivve iinteegraatedd teechnnoloogy invvolvvingg coompuuterr grraphhicss, hhumaan-ccompputeer iinteeracctioon ttechhnollogyy, ssenssor tecchnoologgy, arttifiiciaal iinteelliigennce, itt geenerratees aa reealiistiic tthr

7、eee-ddimeensiionaal ccompputeer vvisiion, heeariing, smmelll annd ootheer ssensse oof ppeopple as parrticcipaantss thhrouugh thee appproopriiatee deevicce nnatuurallly on thee viirtuual worrld to expperiiencce aand intteraact. Loocattionn off moobille uuserrs, thee coompuuterr caan iimmeediaatelly c

8、condductt coompllex callcullatiionss, wwilll bee acccurratee 3DD immagees bbackk too prroduuce thee woorldds preesennce. Thhe ttechhnollogyy innteggrattionn off coompuuterr grraphhicss (CCG) tecchnoologgy, commputter simmulaatioon ttechhnollogyy, aartiificciall inntellliggencce, sennsorr teechnnoloo

9、gy, diispllay tecchnoologgy, nettworrk pparaalleel pproccesssingg teechnnoloogy, thhe llateest devveloopmeent ressultts, is a ccompputeer-aaideed ggeneerattionn off hiigh-tecch ssimuulattionn syysteem. To thee Wuuhann Brrancch oof tthe envviroonmeent forr thhe vvirttuall sppacee, ffilmmingg teeachhi

10、ngg buuilddingg, llibrraryy, ggymnnasiium, doormiitorry aareaas, roaads, trreess, ggarddenss, ppaviilioons andd ottherr ouutdooor sceeness geenerrateed ppanooramma, virrtuaal sschoool Virrtuaal TTourr, aand to proovidde uuserrs wwithh thhe kkeybboarrd, mouuse andd ottherr meeanss off coontrrol andd

11、huumann-coompuuterr innterracttionn. The ttechhniccal dessignn off thhe tthreee iissuues neeed tto bbe aaddrresssed is: paanorramaa geenerratiion, rooamiing spaace, thhe ddesiign ediitorr annd bbrowwserr.Key WWordds: Virrtuaal rreallityy; ccircculaar ffishheyee immagees; imaage mossaicc; PPanooramma

12、; PV33D; FLAASH AS33.0目錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc261381867 前言 PAGEREF _Toc261381867 h 5 HYPERLINK l _Toc261381868 第1章虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù) PAGEREF _Toc261381868 h 7 HYPERLINK l _Toc261381869 1.1虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)的的概念 PAGEREF _Toc261381869 h 7 HYPERLINK l _Toc261381870 1.2虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)的特點(diǎn)點(diǎn) PAGEREF _Toc261381870 h 7 HYPERLI

13、NK l _Toc261381871 1.2.11多感知知性（MMultti-SSenssoryy） PAGEREF _Toc261381871 h 7 HYPERLINK l _Toc261381872 1.2.22 浸沒沒感（IImmeersiion） PAGEREF _Toc261381872 h 7 HYPERLINK l _Toc261381873 1.2.33交互性性（Intteraactiivitty） PAGEREF _Toc261381873 h 8 HYPERLINK l _Toc261381874 1.2.44構(gòu)想性性（Imaaginnatiion） PAGEREF _T

14、oc261381874 h 8 HYPERLINK l _Toc261381875 1.3虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)的關(guān)鍵鍵技術(shù) PAGEREF _Toc261381875 h 8 HYPERLINK l _Toc261381876 1.3.11基于動(dòng)態(tài)態(tài)環(huán)境的的建模技技術(shù) PAGEREF _Toc261381876 h 8 HYPERLINK l _Toc261381877 1.3.22應(yīng)用系系統(tǒng)開發(fā)發(fā)工具 PAGEREF _Toc261381877 h 8 HYPERLINK l _Toc261381878 1.4虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)的研究究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc261381878 h 9 HYPERL

15、INK l _Tocc261138118799 1.44.1國國外研究究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc261381879 h 9 HYPERLINK l _Toc261381880 1.4.22中國研研究現(xiàn)狀狀 PAGEREF _Toc261381880 h 10 HYPERLINK l _Toc261381881 第2章虛虛擬校園園技術(shù) PAGEREF _Toc261381881 h 11 HYPERLINK l _Toc261381882 2.1虛虛擬校園園的基本本概念 PAGEREF _Toc261381882 h 11 HYPERLINK l _Toc261381883 2.2虛虛擬校

16、園園的建模模方法 PAGEREF _Toc261381883 h 11 HYPERLINK l _Toc261381884 2.3全全景圖的的概念 PAGEREF _Toc261381884 h 11 HYPERLINK l _Toc261381885 2.3.11全景圖圖的特點(diǎn)點(diǎn) PAGEREF _Toc261381885 h 12 HYPERLINK l _Toc261381886 2.3.22 全景景圖的生生成 PAGEREF _Toc261381886 h 12 HYPERLINK l _Toc261381887 2.4虛虛擬校園園的優(yōu)勢勢 PAGEREF _Toc261381887

17、h 13 HYPERLINK l _Toc261381888 2.4.11 直觀觀的了解解校園 PAGEREF _Toc261381888 h 13 HYPERLINK l _Toc261381889 2.4.22 方便便學(xué)生 PAGEREF _Toc261381889 h 14 HYPERLINK l _Toc261381890 2.4.33 有利利于招生生宣傳 PAGEREF _Toc261381890 h 14 HYPERLINK l _Toc261381891 2.4.44地圖便便箋功能能 PAGEREF _Toc261381891 h 14 HYPERLINK l _Toc26138

18、1892 2.4.55豐富的的應(yīng)用接接口功能能 PAGEREF _Toc261381892 h 14 HYPERLINK l _Toc261381893 2.4.66校園信信息搜索索引擎 PAGEREF _Toc261381893 h 15 HYPERLINK l _Toc261381894 2.4.77優(yōu)化領(lǐng)領(lǐng)導(dǎo)管理理 PAGEREF _Toc261381894 h 15前言隨著社會(huì)和和科學(xué)技技術(shù)的發(fā)發(fā)展,基于圖圖像繪制制的 HYPERLINK http:/www.ukn3d.cc/ 虛擬擬現(xiàn)實(shí)技技術(shù)已經(jīng)經(jīng)成為計(jì)計(jì)算機(jī)視視覺、圖圖像處理理、計(jì)算算機(jī)圖形形學(xué)、人人工智能能研究的的熱點(diǎn)并并得到廣

19、廣泛的應(yīng)應(yīng)用,可應(yīng)用用于全景景漫游系系統(tǒng)的實(shí)實(shí)現(xiàn)。學(xué)學(xué)校為了了展示自自身風(fēng)采采,越來越越重視宣宣傳,需要一一種更為為直接的的方式宣宣傳自己己。虛擬擬現(xiàn)實(shí)技技術(shù)應(yīng)用用于學(xué)校校,就是虛虛擬校園園,能夠全全方位地地展示學(xué)學(xué)校的各各種軟硬硬件環(huán)境境。本文文對全景景漫游技技術(shù)進(jìn)行行了討論論,認(rèn)為全全景漫游游技術(shù)中中需要解解決三個(gè)個(gè)問題:全景圖圖的生成成、漫游游空間的的編輯和和瀏覽器器的設(shè)計(jì)計(jì)。在對對全景漫漫游技術(shù)術(shù)探討的的基礎(chǔ)上上采用基基于兩張張圓魚眼眼圖像的的球面全全景生成成方法生生成每個(gè)個(gè)場景的的球面全全景圖,從而實(shí)實(shí)現(xiàn)一個(gè)個(gè)中等復(fù)復(fù)雜程度度的、具具有一定定人機(jī)交交互能力力的校園園全景漫漫游系統(tǒng)統(tǒng)。

20、先進(jìn)高校整整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)里面，最最薄弱的的環(huán)節(jié)就就是校園園的電子子化信息息建設(shè)，雖雖然在整整體或者者局部實(shí)實(shí)現(xiàn)OAA自動(dòng)化化，但是是對校園園信息整整體上沒沒有一個(gè)個(gè)立體化化、形象象化的展展示，只只能通過過基礎(chǔ)文文字性的的網(wǎng)頁，加加上幾張張照片，算算是對學(xué)學(xué)校的一一個(gè)展示示，這樣樣不但給給學(xué)校自自身形象象建設(shè)上上拖后腿腿，另一一方面也也不利于于新生和和家長對對校園環(huán)環(huán)境有一一個(gè)快速速全面的的了解，從從而去花花大量的的時(shí)間和和力氣去去徒步丈丈量。教育部在一一系列相相關(guān)的文文件中，多多次涉及及到了虛虛擬校園園，闡明明了虛擬擬校園的的地位和和作用。虛虛擬校園園也是虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)在在教育培培訓(xùn)中最最早的具

21、具體應(yīng)用用，它由由淺至深深有三個(gè)個(gè)應(yīng)用層層面，分分別適應(yīng)應(yīng)學(xué)校不不同程度度的需求求：簡單單的虛擬擬我們的的校園環(huán)環(huán)境供游游客瀏覽覽 基于于教學(xué)、教教務(wù)、校校園生活活，功能能相對完完整的三三維可視視化虛擬擬校園 以學(xué)員員為中心心，加入入一系列列人性化化的功能能，以虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)作作為遠(yuǎn)程程教育基基礎(chǔ)平臺(tái)臺(tái)，虛擬擬遠(yuǎn)程教教育、虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)可為高高校擴(kuò)大大招生后后設(shè)置的的分校和和遠(yuǎn)程教教育教學(xué)學(xué)點(diǎn)提供供可移動(dòng)動(dòng)的電子子教學(xué)場場所，通通過交互互式遠(yuǎn)程程教學(xué)的的課程目目錄和網(wǎng)網(wǎng)站，由由局域網(wǎng)網(wǎng)工具作作校園網(wǎng)網(wǎng)站的鏈鏈接，可可對各個(gè)個(gè)終端提提供開放放性的、遠(yuǎn)遠(yuǎn)距離的的持續(xù)教教育，還還可為社社會(huì)提供供新技

22、術(shù)術(shù)和高等等職業(yè)培培訓(xùn)的機(jī)機(jī)會(huì)，創(chuàng)創(chuàng)造更大大的經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益與與社會(huì)效效益。隨著虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)技術(shù)術(shù)的不斷斷發(fā)展和和完善，以以及硬件件設(shè)備價(jià)價(jià)格的不不斷降低低，我們們相信，虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)以以其自身身強(qiáng)大的的教學(xué)優(yōu)優(yōu)勢和潛潛力，將將會(huì)逐漸漸受到教教育工作作者的重重視和青青睞，最最終在教教育培訓(xùn)訓(xùn)領(lǐng)域廣廣泛應(yīng)用用并發(fā)揮揮其重要要作用。本論文就是是研究如如何利用用現(xiàn)有的的計(jì)算機(jī)機(jī)技術(shù)，將將校園平平面圖或或者照片片制作成成一個(gè)立立體形式式的展示示影片，甚甚至可以以實(shí)現(xiàn)虛虛擬校園園漫游，包包攬校園園全景的的功能。通通過魚眼眼圖像原原理，抽抽象到平平面照片片上，在在無縫拼拼接的畫畫面上實(shí)實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)展展示，也

23、也是對FFLASSH AAS語言言的一個(gè)個(gè)更加深深入的了了解，利利用PVV3D基基礎(chǔ)類，實(shí)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大大的虛擬擬校園漫漫游成果果。虛擬現(xiàn)實(shí)技技術(shù)1.1虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)的的概念 HYPERLINK http:/www.ukn3d.cc/ 虛擬現(xiàn)實(shí)是是人們通通過計(jì)算算機(jī)對復(fù)復(fù)雜數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)行可可視化操操作與交交互的一一種全新新方式，與與傳統(tǒng)的的人機(jī)界界面以及及流行的的視窗操操作相比比，虛擬擬現(xiàn)實(shí)在在技術(shù)思思想上有有了質(zhì)的的飛躍。虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)中的“現(xiàn)現(xiàn)實(shí)”是是泛指在在物理意意義上或或功能意意義上存存在于世世界上的的任何事事物或環(huán)環(huán)境，它它可以是是實(shí)際上上可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的，也也可以是是實(shí)際上上難以實(shí)實(shí)現(xiàn)的或或根本無

24、無法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的。而“虛擬”是是指用計(jì)計(jì)算機(jī)生生成的意意思。因因此，虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)是指用用計(jì)算機(jī)機(jī)生成的的一種特特殊環(huán)境境，人可可以通過過使用各各種特殊殊裝置將將自己“投投射”到到這個(gè)環(huán)環(huán)境中，并并操作、控控制環(huán)境境，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)特殊的的目的，即即人是這這種環(huán)境境的主宰宰。從本質(zhì)上來來說，虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)就是一一種先進(jìn)進(jìn)的計(jì)算算機(jī)用戶戶接口，它它通過給給用戶同同時(shí)提供供諸如視視覺、聽聽覺、觸觸覺等各各種直觀觀而又自自然的實(shí)實(shí)時(shí)感知知交互手手段，最最大限度度地方便便用戶的的操作。根根據(jù)虛擬擬現(xiàn)實(shí)技技術(shù)所應(yīng)應(yīng)用的對對象不同同，其作作用可表表現(xiàn)為不不同的形形式，例例如將某某種概念念設(shè)計(jì)或或構(gòu)思可可視化和和可操作作化

25、，實(shí)實(shí)現(xiàn)逼真真的遙控控現(xiàn)場效效果，達(dá)達(dá)到任意意復(fù)雜環(huán)環(huán)境下的的廉價(jià)模模擬訓(xùn)練練目的等等。1.2虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)的特點(diǎn)點(diǎn)1.2.11多感知知性（MMultti-SSenssoryy）所謂多感知知是指除除了一般般計(jì)算機(jī)機(jī)技術(shù)所所具有的的視覺感感知之外外，還有有聽覺感感知、力力覺感知知、觸覺覺感知、運(yùn)運(yùn)動(dòng)感知知，甚至至包括味味覺感知知、嗅覺覺感知等等。理想想的虛擬擬現(xiàn)實(shí)技技術(shù)應(yīng)該該具有一一切人所所具有的的感知功功能。由由于相關(guān)關(guān)技術(shù)，特特別是傳傳感技術(shù)術(shù)的限制制，目前前虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)技術(shù)術(shù)所具有有的感知知功能僅僅限于視視覺、聽聽覺、力力覺、觸觸覺、運(yùn)運(yùn)動(dòng)等幾幾種。 1.2.22 浸沒感感（Immmerrsi

26、oon）浸沒感又稱稱臨場感感，指用用戶感到到作為主主角存在在于模擬擬環(huán)境中中的真實(shí)實(shí)程度。理理想的模模擬環(huán)境境應(yīng)該使使用戶難難以分辨辨真假，使使用戶全全身心地地投入到到計(jì)算機(jī)機(jī)創(chuàng)建的的三維虛虛擬環(huán)境境中，該該環(huán)境中中的一切切看上去去是真的的，聽上上去是真真的，動(dòng)動(dòng)起來是是真的，甚甚至聞起起來、嘗嘗起來等等一切感感覺都是是真的，如如同在現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界界中的感感覺一樣樣。 1.2.33交互性性（Innterracttiviity）用戶對模擬擬環(huán)境內(nèi)內(nèi)物體的的可操作作程度和和從環(huán)境境得到反反饋的自自然程度度（包括括實(shí)時(shí)性性）。例例如，用用戶可以以用手去去直接抓抓取模擬擬環(huán)境中中虛擬的的物體，這這時(shí)手有有

27、握著東東西的感感覺，并并可以感感覺物體體的重量量，視野野中被抓抓的物體體也能立立刻隨著著手的移移動(dòng)而移移動(dòng)。 11.2.4構(gòu)想想性（IImagginaatioon）強(qiáng)調(diào) HYPERLINK http:/www.ukn3d.cc/ 虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)技術(shù)術(shù)應(yīng)具有有廣闊的的可想像像空間，可可拓寬人人類認(rèn)知知范圍，不不僅可再再現(xiàn)真實(shí)實(shí)存在的的環(huán)境，也也可以隨隨意構(gòu)想想客觀不不存在的的甚至是是不可能能發(fā)生的的環(huán)境。 一般來來說，一一個(gè)完整整的虛擬擬現(xiàn)實(shí)系系統(tǒng)由虛虛擬環(huán)境境、以高高性能計(jì)計(jì)算機(jī)為為核心的的虛擬環(huán)環(huán)境處理理器、以以頭盔顯顯示器為為核心的的視覺系系統(tǒng)、以以語音識(shí)識(shí)別、聲聲音合成成與聲音音定位為為核心

28、的的聽覺系系統(tǒng)、以以方位跟跟蹤器、數(shù)數(shù)據(jù)手套套和數(shù)據(jù)據(jù)衣為主主體的身身體方位位姿態(tài)跟跟蹤設(shè)備備，以及及味覺、嗅嗅覺、觸觸覺與力力覺反饋饋系統(tǒng)等等功能單單元構(gòu)成成。 這里，虛擬擬環(huán)境處處理器是是VR系系統(tǒng)的心心臟，完完成虛擬擬世界的的產(chǎn)生和和處理功功能。輸輸入設(shè)備備給VRR系統(tǒng)提提供來自自用戶的的輸入，并并允許用用戶在虛虛擬環(huán)境境中改變變自己的的位置、視視線方向向和視野野，也允允許改變變虛擬環(huán)環(huán)境中虛虛擬物體體的位置置和方向向。而輸輸出設(shè)備備是由VVR系統(tǒng)統(tǒng)把虛擬擬環(huán)境綜綜合產(chǎn)生生的各種種感官信信息輸出出給用戶戶，使用用戶產(chǎn)生生一種身身臨其境境的逼真真感。1.3虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)的關(guān)鍵鍵技術(shù)1.3.1

29、1基于動(dòng)態(tài)態(tài)環(huán)境的的建模技技術(shù)虛擬環(huán)境的的建立是是虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)技術(shù)術(shù)的核心心內(nèi)容。動(dòng)動(dòng)態(tài)環(huán)境境建模技技術(shù)的目目的是獲獲取實(shí)際際環(huán)境的的三維數(shù)數(shù)據(jù)，并并根據(jù)應(yīng)應(yīng)用的需需要，利利用獲取取的三維維數(shù)據(jù)建建立相應(yīng)應(yīng)的虛擬擬環(huán)境模模型。三三維數(shù)據(jù)據(jù)的獲取取可以采采用CAAD技術(shù)術(shù)（有規(guī)規(guī)則的環(huán)環(huán)境），而而更多的的環(huán)境則則需要采采用非接接觸式的的視覺建建模技術(shù)術(shù)，兩者者的有機(jī)機(jī)結(jié)合可可以有效效地提高高數(shù)據(jù)獲獲取的效效率。1.3.22應(yīng)用系系統(tǒng)開發(fā)發(fā)工具虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)應(yīng)用的關(guān)關(guān)鍵是尋尋找合適適的場合合和對象象，即如如何發(fā)揮揮想象力力和創(chuàng)造造力。選選擇適當(dāng)當(dāng)?shù)膽?yīng)用用對象可可以大幅幅度地提提高生產(chǎn)產(chǎn)效率、減減輕勞動(dòng)動(dòng)

30、強(qiáng)度、提提高產(chǎn)品品開發(fā)質(zhì)質(zhì)量。為為了達(dá)到到這一目目的，必必須研究究虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)的開開發(fā)工具具。例如如，虛擬擬現(xiàn)實(shí)系系統(tǒng)開發(fā)發(fā)平臺(tái)、分分布式虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)等等。現(xiàn)在目前流流行的IISB（Internet Space BuiIder）和ISA（Internet Scene Assemble）2款開發(fā)軟件1.4虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)的研究究現(xiàn)狀1.4.11國外研研究現(xiàn)狀狀 美國作作為VRR技術(shù)的的發(fā)源地地，其研研究水平平基本上上就代表表國際VVR發(fā)展展的水平平。近年年來, HYPERLINK http:/www.ukn3d.cc/ 虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)在美國國航空航航天和軍軍事領(lǐng)域域的若干干成功應(yīng)應(yīng)用所獲獲得的巨巨大

31、 HYPERLINK /class_free/3_1.shtml 經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益和和 HYPERLINK /class_free/15_1.shtml 社會(huì)效益益，促使使美國政政府進(jìn)一一步加大大了對虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)研研究的支支持力度度。在美美國虛擬擬現(xiàn)實(shí)在在以下三三個(gè)方面面發(fā)揮重重大作用用：（1）武器器系統(tǒng)性性能評價(jià)價(jià)；（2）武器器操縱訓(xùn)訓(xùn)練；（3）指揮揮大規(guī)模模軍事演演習(xí)。虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)的應(yīng)用用將大幅幅度降低低以上三三者所需需的費(fèi)用用，極大大地提高高效益，并并消除意意外傷亡亡事故。在軍事事領(lǐng)域，美美國的主主要研究究單位為為：美國國空軍技技術(shù)研究究所(AAir Forrce Insstittutee

32、 off Teechnnoloogy)主要研研究人類類因素的的檢測、計(jì)計(jì)算機(jī)圖圖形學(xué)以以及與大大規(guī)模分分布綜合合環(huán)境應(yīng)應(yīng)用有關(guān)關(guān)的人機(jī)機(jī)交互問問題，尤尤其對那那些培養(yǎng)養(yǎng)實(shí)際操操作人員員的環(huán)境境感興趣趣。他們們正在研研制一種種便宜的的、實(shí)時(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)化化的飛行行模擬器器NPSSNETT4。它它使用SSIMNNET和和分布式式交互仿仿真兩種種協(xié)議進(jìn)進(jìn)行主機(jī)機(jī)之間的的 HYPERLINK /class_free/147_1.shtml 通信。NNPSNNET計(jì)計(jì)劃注意意虛擬世世界的系系統(tǒng)在現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界界問題中中的應(yīng)用用。在航天天領(lǐng)域，現(xiàn)現(xiàn)在NAASA已已經(jīng)建立立了航空空、衛(wèi)星星維護(hù)VVR訓(xùn)練練系統(tǒng)，空空間

33、站VVR訓(xùn)練練系統(tǒng)，并并且已經(jīng)經(jīng)建立了了可供全全國使用用的VRR教育系系統(tǒng)。北北卡羅來來納大學(xué)學(xué)(UNNC)的的計(jì)算機(jī)機(jī)系是進(jìn)進(jìn)行VRR研究最最早的大大學(xué)，他他們主要要研究分分子建模模、航空空駕駛、外外科手術(shù)術(shù)仿真、建建筑仿真真等。 美國政政府對虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)非非常重視視，他們們支持的的虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)研究究計(jì)劃都都是面向向航空航航天和軍軍事應(yīng)用用的。虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)將在武武器系統(tǒng)統(tǒng)的性能能評價(jià)和和設(shè)計(jì)、操操縱訓(xùn)練練和大規(guī)規(guī)模軍事事演習(xí)及及戰(zhàn)役指指揮方面面發(fā)揮重重要作用用，并產(chǎn)產(chǎn)生巨大大的經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益。美美國已初初步建成成了一些些洲際范范圍的分分布式虛虛擬環(huán)境境，并將將有人操操縱和半半自主兵兵力引入入虛

34、擬的的戰(zhàn)役空空間，,在世界界上處于于領(lǐng)先地地位。 1.44.2中中國研究究現(xiàn)狀 我國VR技技術(shù)研究究起步較較晚，與與國外發(fā)發(fā)達(dá)國家家還有一一定的差差距，但但現(xiàn)在已已引起國國家有關(guān)關(guān)部門和和科學(xué)家家們的高高度重視視，并根根據(jù)我國國的國情情，制定定了開展展VR技技術(shù)的研研究計(jì)劃劃。九五五規(guī)劃、國國家自然然科學(xué)基基金委、國國家高技技術(shù)研究究發(fā)展計(jì)計(jì)劃等都都把VRR列入研研究項(xiàng)目目。 國內(nèi)一些重重點(diǎn)院校校，已積積極投入入到了這這一領(lǐng)域域的研究究工作。北北京航空空航天大大學(xué)計(jì)算算機(jī)系是是國內(nèi)最最早進(jìn)行行VR研研究、最最有權(quán)威威的單位位之一，著著重研究究了虛擬擬環(huán)境中中物體 HYPERLINK /clas

35、s_free/114_1.shtml 物物理特性性的表示示與處理理；實(shí)現(xiàn)現(xiàn)了分布布式虛擬擬環(huán)境網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)計(jì)，虛擬擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)的開發(fā)發(fā)平臺(tái)等等。浙江江大學(xué)開開發(fā)出了了一套桌桌面型虛虛擬建筑筑環(huán)境實(shí)實(shí)時(shí)漫游游系統(tǒng)，還還研制出出了在虛虛擬環(huán)境境中一種種新的快快速漫游游算法和和一種遞遞進(jìn)網(wǎng)格格的快速速生成算算法；哈哈爾濱 HYPERLINK /class_free/152_1.shtml 工工業(yè)大學(xué)學(xué)已經(jīng)成成功地虛虛擬出了了人的高高級行為為中特定定人臉圖圖像的合合成、表表情的合合成和唇唇動(dòng)的合合成等技技術(shù)問題題。 HYPERLINK http:/www.ukn3d.cc/ 虛擬現(xiàn)實(shí)技技術(shù)在我我國

36、近些些年發(fā)展展極為迅迅速，被被廣泛的的應(yīng)用在在城市規(guī)規(guī)劃、教教育培訓(xùn)訓(xùn)、文物物保護(hù)、醫(yī)醫(yī)療、房房地產(chǎn)、互互聯(lián)網(wǎng)、勘勘探測繪繪、生產(chǎn)產(chǎn)制造、軍軍事航天天等數(shù)十十個(gè)重要要的行業(yè)業(yè)，全世世界的目目光都聚聚焦于虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)在在中國的的蓬勃發(fā)發(fā)展。流流行一時(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)絡(luò)游戲，實(shí)實(shí)質(zhì)上也也是虛擬擬現(xiàn)實(shí)技技術(shù)的一一種簡單單應(yīng)用。 虛擬校園技技術(shù)2.1虛虛擬校園園的基本概概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)技術(shù)、三維地理信息系統(tǒng)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展使得我們可以在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建虛擬校園(Virtual campus)。用戶在網(wǎng)絡(luò)絡(luò)上即可可對校園園景觀、校校內(nèi)的各各種設(shè)施施和服務(wù)務(wù)獲得身身臨其境境的感受受，還可以在網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上使

37、使用部分分設(shè)施和和接受服服務(wù)。虛擬校園提提供了校校園景觀觀及設(shè)施施最直觀觀的表現(xiàn)現(xiàn)形式，方方便了用用戶對校園園信息的的訪問、促促進(jìn)了大大學(xué)的建建設(shè)和遠(yuǎn)遠(yuǎn)程教學(xué)學(xué)的發(fā)展展。虛擬校園是是基于地地理信息息技術(shù)、虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)和和計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)術(shù)等高新新技術(shù)，將將校園地地理信息息和其他他校園信信息相結(jié)結(jié)合。以虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)場景界界面實(shí)現(xiàn)現(xiàn)棱園景景觀及信信息的瀏瀏覽查詢詢，并可可上傳到計(jì)算算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)和提供供遠(yuǎn)程用用訪問。2.2虛虛擬校園園的建模方方法校園虛擬場場景的建建模方法法主要有有兩種。一種是基于于圖形的的建模與與繪制(Gcoomell ryyBassed Moddcliiag andd Reen

38、deerinng GBMMRj；一種是基于于圖像的的建模與與繪制(InllagccBassed Moddeliink andd Reendeerinng，IBMMRj；它是以以環(huán)境中中抽樣出出的離散散圖像組組成基礎(chǔ)礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通通過處理理與組織織這些圖圖像數(shù)據(jù)據(jù)而得到到環(huán)境的的連續(xù)描描述的過過程。與GBMMR相比比，IBMMR方法法的優(yōu)越越性在于于：一是是無需繁繁瑣的場場景建模模工作；二是不不需要特特殊的設(shè)設(shè)備。如圖形形加速卡卡和價(jià)格格昂貴的的圖形工工作站，在在普通電電腦上即即可運(yùn)行行：三是是能實(shí)時(shí)時(shí)地顯示示生成的的環(huán)境，處處理時(shí)間間獨(dú)立于于景物復(fù)復(fù)雜度。IBMR一種常見的實(shí)現(xiàn)方法是用全景圖集臺(tái)來

39、構(gòu)成虛擬環(huán)境、在虛擬環(huán)境中漫游相當(dāng)于選擇不同的全景圖。2.3全全景圖的的概念全景圖是虛虛擬實(shí)景景的一種種表現(xiàn)形形式，會(huì)會(huì)讓使用用者有進(jìn)進(jìn)入照片片中的場場景的感感覺。全全景圖區(qū)區(qū)別于普普通的拼拼接照片片的地方方在于，全全景圖是是基于魚魚眼技術(shù)術(shù)，利用用專業(yè)相相機(jī)拍攝攝出來的的照片，觀觀察者從從每個(gè)角角度觀察察，都能能夠獲取取直觀的的立體感感，而普普通的拼拼接照片片，只是是在一個(gè)個(gè)平面上上實(shí)現(xiàn)相相機(jī)取景景范圍的的限制。 2.3.11全景圖圖的特點(diǎn)點(diǎn)360度的的高質(zhì)量量的全景景圖主要要有三個(gè)個(gè)特點(diǎn)1、全全：全方方位，全全面的展展示了3360度度球型范范圍內(nèi)的的所有景景致；可可在例子子中用鼠鼠標(biāo)左鍵鍵

40、按住拖拖動(dòng)，觀觀看場景景的各個(gè)個(gè)方向；2、景景：實(shí)景景，真實(shí)實(shí)的場景景，三維維全景大大多是在在照片基基礎(chǔ)之上上拼合得得到的圖圖像，最最大限度度的保留留了場景景的真實(shí)實(shí)性；3、三三維：三三維立體體的效果果，雖然然照片都都是平面面的，但但是通過過軟件處處理之后后得到的的三維全全景，卻卻能給人人以三維維立體的的空間感感覺，使使觀者猶猶如身在在其中。 但是由由于受到到設(shè)備的的限制，非非專業(yè)的的攝影人人員，是是很難拍拍到上面面描述的的效果的的全景圖圖的。但但是，就就普通相相機(jī)加上上一些照照片拼合合軟件，所所得到的的全景圖圖片的表表現(xiàn)形式式已經(jīng)比比普通的的照片要要好得很很多。2.3.22 全景圖圖的生成成

41、全景圖模型型一般有有立方體體、圓柱柱體和球球體三種種。以柱面全景景圖像為為例，若若需取得得具有攝攝影真實(shí)實(shí)感的全全景圖像像，可采采用全景景照相機(jī)機(jī)、普通通照相機(jī)機(jī)或攝像像機(jī)來獲獲取圖像像數(shù)據(jù)。全景照照相機(jī)可可直接獲獲得全景景圖像，普普通照相相機(jī)或攝攝像機(jī)則則需要固固定在可可水平旋旋轉(zhuǎn)的支支架上，使使得相機(jī)機(jī)的鏡頭頭位于支支架的中中心點(diǎn)。如果是照相相機(jī)，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)照相相機(jī)一周周，每間間隔一定定的角度度拍一張張照片，以以保證相相鄰照片片有一定定的重疊疊；攝像機(jī)則需需緩慢地地繞中心心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一周拍拍攝，使用數(shù)數(shù)碼照相相機(jī)或數(shù)數(shù)碼攝像像機(jī)來獲獲取圖像像數(shù)據(jù)是是比較有有利的，因因?yàn)楂@取取的圖像像數(shù)據(jù)可可以直

42、接接下載到到計(jì)算機(jī)機(jī)進(jìn)行后后續(xù)處理理。照相機(jī)或攝攝像機(jī)所所得到的的圖像數(shù)數(shù)據(jù)屬于于中心投投影，需需要經(jīng)過過投影變變換來將將這些中中心投影影圖像投投影到一一個(gè)圓柱柱面上。完完成這種種柱面的的正投影影變換后后，再經(jīng)經(jīng)過拼接接形成柱柱面全景景圖像，整整個(gè)拼接接過程分分成圖像像匹配和和平滑連連接兩個(gè)個(gè)步驟完完成。圖像匹配是是確定相相鄰圖像像的重疊疊范圍，一一般有基基于面積積和基于于特征等等方法，平平滑連接接使得拼拼接區(qū)域域色調(diào)變變化平滑滑，提高高了圖像像質(zhì)量。可可采用淡淡入淡出出的方法法，即在在重疊部部分由前前一幅圖圖像慢慢慢地過渡渡到第二二幅圖像像并刪去去垂直方方向錯(cuò)開開的圖像像部分。全景圖像生生成

43、后，空間編編輯器將將不同地地點(diǎn)而又又眾多的的全景圖圖像組織織為虛擬擬的全景景空間，全景圖圖像的數(shù)數(shù)據(jù)量通通常是較較為龐大大的，需需要對其其進(jìn)行壓壓縮，通通常采用用JPEEG算法法進(jìn)行壓壓縮。虛虛擬全景景空間漫漫游時(shí)，一一般只將將可見部部分的全全景圖像像調(diào)人內(nèi)內(nèi)存并解解壓，通通過柱面面全景圖圖像的反反投影算算法，將將可見部部分的柱柱面圖像像反投影影為中心心投影圖圖像并顯顯示在計(jì)計(jì)算機(jī)屏屏幕上。全景圖形模型的選擇全景圖形模型的選擇計(jì)算機(jī)繪制普通照相機(jī)全景照相機(jī)投影變形拼接全景圖生成空間編輯器圖1 虛擬擬全景空空間生成成流程圖圖2.4虛虛擬校園園的優(yōu)勢勢三維虛擬校校園技術(shù)術(shù)對大學(xué)學(xué)的對外外宣傳、招招生、校校容校貌貌的展示示等具有有非常重重要的作作用，是是校園信信息化建建設(shè)的重重要組成成部分。三三維虛擬擬校園系系統(tǒng)，可可實(shí)現(xiàn)以以下功能能： 2.4.11 直觀的的了解校校園三維虛擬校校園基于于瀏覽器器，無任任何瀏覽覽器插件件，具有有友好的的用戶操操作界面面，用戶戶操作方方便快速速，可以以用鼠標(biāo)標(biāo)任意的的拖動(dòng)，放放