沉浸式虚拟校园漫游系统的技术研究与实现

发布时间：2020-11-02 17:30

　　 近年来虚拟现实的概念开始频频出现在公众视野中,虚拟现实技术逐渐被普及并应用在各行各业,诸如电影产业、教育文化产业、旅游业、航空航天等领域。与此同时,各种新型的虚拟现实体验设备层出不穷,例如HTC VIVE、Oculus Rift、Google Cardboard、Kinect等虚拟现实头戴显示器设备。虚拟现实技术的实现为人们引入了一种全新的视角来感受虚拟环境,伴随着全球虚拟现实市场逐渐走向成熟,越来越多的学者将目光投向这片新兴领域。虚拟校园漫游技术是在虚拟现实技术基础之上发展而来的,用户利用虚拟现实设备即可足不出户体验虚拟校园风景文化。目前的虚拟校园漫游系统大多未能满足虚拟现实技术的“3I”特性,有诸如虚拟校园仿真效果不够逼真、漫游沉浸感不足、交互体验欠佳、实时性欠缺、开发周期长、漫游设备携带不便等问题,针对上述问题本文设计并开发出一个全新的虚拟校园漫游系统。本课题主要对虚拟校园漫游系统的三维建模、虚拟场景创建以及虚拟漫游的相关技术进行了研究与实现,提出使用两种方法对移动设备在场景中的位置进行定位,并研究了如何加强系统的沉浸感,使用廉价便携的Google Cardboard与智能手机结合,意在将智能手机变成一个虚拟现实的原型设备。首先,本文对虚拟现实漫游技术做出介绍,并选择了适合本文开发的场景漫游技术。然后对虚拟校园场景漫游系统进行需求分析与系统总体设计。其次,本文研究了三维模型的建模方法并利用基于几何的建模技术创建了湖南大学校园三维模型,并研究材质贴图方法为模型赋予材质贴图。最后,在Unity3d中实现了虚拟校园漫游系统的开发与相关技术应用。体验者通过佩戴Google Cardboard眼镜盒子即可进行场景漫游。该系统沉浸性强、实用性高,同时具有传播校园文化、保护校园环境、丰富校园游客体验感的重要意义。通过虚拟现实的方式来呈现校园环境可谓是一种创新性的试验,拥有广阔的应用前景与极高的认可程度。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP391.9;TP311.52
【部分图文】：

图１．１世界上第一个虚拟盔显示器??下，我国的虚拟现实研究起步比较晚，目前我国虚拟现实技术在房规划、医疗、教育培训等数十个领域得到一定的关注和使用。我国拟现实研究，国家自然基金会等都将ＶＲ列入研究项目。??空航天大学最先开始对虚拟现实的研宄，其研宄成果包括分布式虚

图２．１虚拟现实技术的“３１”特性??性（Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）。游戏大师Ｃｈｒｉｓ?Ｃｒａｗｆｏｒｄ定义交互性的含义为活跃在跃主题之间的循环过程，各方在彼此过程中交替地倾听、思考和发言，的对话（Ｃｏｎｖｅｒｓａｔｉｏｎ）?其具体指在虚拟环境中，用户对其范围内的和反馈的状态。用户可以通过遥控设备来控制虚拟环境中的交互对象，

的虚拟环境进行合成来提供用户可观看的视景。参与者使用位置跟踪器、鼠标、手柄、??数据手套等设备，即可实现虚拟现实系统操作。一般在工程类、医疗应用等相关领域??比较多的使用桌面系统进行辅助工作。图２．２是该系统的代表设备Ｏｃｕｌｕｓ?Ｒｉｆｔ，但需??有线连接，并且有一定的范围限制，影响了其沉浸感，因此比较适合双脚不需要移动??的应用。??????麵??图２．２非沉浸式虚拟现实系统??２．２．２移动端虚拟现实系统??移动端虚拟现实系统（Ｍｏｂｉｌｅ?ＶＲ）是以手机为载体的ＶＲ系统。该系统操作简易，??只需要将纸板折成可容纳手机的盒子即可体验。代表设备是Ｇｅａｒ?ＶＲ、Ｇｏｏｇｌｅ??Ｃａｒｄｂｏａｒｄ、暴风魔镜。由于其成本低、方便携带，因此目前有大批开发者投入手机移??动端虚拟现实系统的开发行列，进而带动了整个ＶＲ市场的发展。??湖南大学校园虚拟漫游项目属于Ｍｏｂｌｉｅ?ＶＲ类型。本项目不需要连接线到电脑，??只要将漫游系统Ａｐｋ发布至Ａｎｄｒｏｉｄ手机安装即可，点击运行后将手机装入Ｇｏｏｇｌｅ??Ｃａｒｄｂｏａｒｄ眼镜盒子即可用手机屏幕体验３Ｄ世界。另外，在体验过程中也不需要外接??鼠标、键盘等
【参考文献】

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本文编号：2867343