基于Unity3D的虚拟博物馆漫游及虚拟现实技术研究
发布时间：2021-01-02 05:15
虚拟现实（Virtual Reality）是一种智能化的创新型视觉体验和人机交互模式。它融合了多个相关学科领域的最新技术,逐渐成为实现人机交互功能的主要工具,目前已被广泛应用于各种领域。其中,虚拟博物馆的建设与发展一直广受社会与国家的关注。因此,本文结合相关虚拟现实技术,研究并设计了一个多感官体验的虚拟博物馆漫游系统,实现了多种交互功能,并以该虚拟博物馆为研究对象,分析与研究了创建三维虚拟场景的关键技术。针对漫游系统中出现的三个问题提出新的解决方法,改善了用户的体验感,提高了虚拟博物馆的真实性与时效性。（1）针对用户在虚拟漫游过程中可能“穿越”障碍物的问题提出了一种自动路径搜索和避障方法,利用A*算法的自动寻路功能查找到网格路径后,运用导航网格（NavMesh）方法能够自动搜索并识别出路径中的障碍物,确保用户有效并准确地在场景中进行避障漫游。（2）在虚拟博物馆漫游系统开发过程中,针对传统手动编码方式在不规则场景区域内构建虚拟场景耗时长且不精确的问题,选用Catmull-Rom样条曲线确定了馆内藏品模型放置点,并结合EvenOdd算法,提出了一种快速构建大规模虚拟场景的改进方法。同时采用...
【文章来源】：山西师范大学山西省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
虚拟现实的“3I”特性
相关理论综述11图2-23dsMax制作博物馆藏品的模型界面在构建虚拟博物馆漫游场景的过程中，主要的考虑因素为用户能否感受到场景的真实感与沉浸感，这主要取决于前期建立的模型优劣。在漫游的过程中，用户通过视觉、听觉以及感觉来进行漫游体验。3dsMax通过高效的工具集与强大的渲染功能能够创建出高效且逼真的3D动画，帮助用户在更短的时间内创建出更好的3D内容。从所有的建模软件所提供的功能来看，3dsMax软件功能强大的程度是现今市面上几乎所有建模软件都达不到的。更是由于它自身价格的低廉，可以大大降低制作成本，一般的制作公司都倾向于使用该软件来进行设计与工作。这也是大多数公司启用3dsMax建模软件进行工作的主要原因。此外，3dsMax对于硬件的要求相对来说也很低，一般普通的配置就可以满足系统运行的需要。这也是其他建模软件所不能比拟的。3dsMax建模方法[35]在实际运用过程中多种多样。本文在使用3dsMax制作场景中所有模型时主要用到的建模方法有：（1）网格建模。通常在使用3dsMax软件进行三维建模时，网格建模是一种必不可少的建模方式[38]。这种建模方式在多种模型的绘制过程中都会用到，主要是通过对博物馆中各种藏品的三种子对象层级——顶点、边和面进行编辑，控制藏品模型的网格来实现的。这种建模方式相比其他建模方法来说所占用的资源相对较少，建模速度较快。对于场馆中那些不需要精确建模的模型，大多采用的这种方式。（2）复合建模。将多个几何对象组合成一个单对象，使建模速度更快，并在合并建模的过程中将其建模过程记录为动画。
山西师范大学硕士学位论文14图2-3Unity3D的操作界面（2）层次视图（Hierarchy）：位于操作界面的右侧。该面板主要是用于显示放在场景视图中的所有物体对象和资源文件的实例，并且可以从层次视图中观察出个物体对象之间的关系。（3）工程视图（Project）：位于层次视图的下侧。用于显示整个场景项目文件中的所有资源列表，如材质、模型、字体、音频文件等，还包括该项目中自定义的各个场景文件。（4）动画面板（GameView）：位于场景视图右侧。该面板显示的是游戏运行时的运行画面，可以随时用鼠标控制开始或暂停场景的运行，不能进行编辑操作，给用户呈现完整流畅的动画效果。如用户需要根据动画效果进行编辑、调整操作，可以在场景面板中进行相应的调整。（5）检测面板（Inspector）：位于层次视图右侧。该面板用于呈现当前选中的物体对象的固有属性及相关详细信息，如三维坐标、旋转量、缩放大孝脚本文件等。（6）菜单栏：用于用户实现保存文件、编辑文件、窗口切换、组件选择等基础功能。2.3.2脚本编辑软件Unity3D游戏引擎中所选择使用的脚本编辑软件为Visualstudio。如图2-4为制作虚拟博物馆漫游系统的多个脚本文件。Visualstudio是在当前计算智能开发平台上常用的平台应用程序的集成开发环境，目前开发到Visualstudio2017版本[42]。使用该脚本
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于情境学习理论的博物馆教育活动开发框架——以上海自然博物馆“奇特的千足百喙”活动为例[J]. 娄悠猷. 科学教育与博物馆. 2018(03)
[2]信息化时代的博物馆功能与职能探讨[J]. 李冰,辛春. 佳木斯职业学院学报. 2018(06)
[3]基于质点转换和包围盒的混合碰撞检测算法[J]. 唐源皓,侯进,吴婷婷,龚随,张娟,钟李涛. 哈尔滨工程大学学报. 2018(10)
[4]基于改进A*算法的移动机器人路径规划[J]. 赵晓,王铮,黄程侃,赵燕伟. 机器人. 2018(06)
[5]浅析动画短片中三维建模技术的运用[J]. 樊琳琳,李明儒. 美术教育研究. 2018(08)
[6]VR技术在商业中的应用[J]. 李芮婷. 中国市场. 2018(09)
[7]点源时间序列数据缺失值的估值方法比较——以小流域气象和水文数据为例[J]. 甘蕾,周脚根,石锦,李希,沈健林,吕殿青,李裕元,吴金水. 中国农业气象. 2018(03)
[8]《国际博物馆协会博物馆职业道德准则》的法律意义[J]. 王云霞,胡姗辰. 东南文化. 2018(01)
[9]基于位置的流体实时交互仿真[J]. 王坤,于歌,梁骥,郭丽丽. 计算机系统应用. 2018(02)
[10]VR技术在二三线城市规划方面的应用研究——以南昌未来规划发展为例[J]. 谢雨虹,李佳珍,赖崇瑜,叶雅琦,刘珂莹. 市场论坛. 2018(01)
博士论文
[1]数字化生存下的历史文化资源保护与开发研究[D]. 赵东.山东大学 2014
硕士论文
[1]虚拟现实中人物设计及场景实现[D]. 方昱琨.中国地质大学(北京) 2018
[2]虚拟现实技术在数字博物馆中应用探究[D]. 李智（Zhi Lee）.重庆大学 2017
[3]基于移动平台的Unity3D禁毒教育数字博物馆的研究与应用[D]. 柳云涛.北京林业大学 2016
[4]基于3ds Max和Virtools的虚拟校园漫游系统设计与实现[D]. 郭艳.电子科技大学 2014
[5]基于粒子方法的流体实时仿真研究[D]. 王鹏程.北京工业大学 2013
[6]基于Unity3D的跨平台虚拟驾驶视景仿真研究[D]. 曾林森.中南大学 2013
[7]面向实体博物馆陈展的声音增强环境设计研究[D]. 姜璟.哈尔滨工业大学 2012
[8]“育鲲”轮主柴油机虚拟现实技术研究[D]. 徐胜龙.大连海事大学 2010
[9]虚拟漫游中的虚拟计算算法研究[D]. 隋海滨.长春理工大学 2010
[10]基于OpenGL的有限元分析数据可视化系统开发[D]. 王德清.武汉理工大学 2008
本文编号：2952726
【文章来源】：山西师范大学山西省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
虚拟现实的“3I”特性
相关理论综述11图2-23dsMax制作博物馆藏品的模型界面在构建虚拟博物馆漫游场景的过程中，主要的考虑因素为用户能否感受到场景的真实感与沉浸感，这主要取决于前期建立的模型优劣。在漫游的过程中，用户通过视觉、听觉以及感觉来进行漫游体验。3dsMax通过高效的工具集与强大的渲染功能能够创建出高效且逼真的3D动画，帮助用户在更短的时间内创建出更好的3D内容。从所有的建模软件所提供的功能来看，3dsMax软件功能强大的程度是现今市面上几乎所有建模软件都达不到的。更是由于它自身价格的低廉，可以大大降低制作成本，一般的制作公司都倾向于使用该软件来进行设计与工作。这也是大多数公司启用3dsMax建模软件进行工作的主要原因。此外，3dsMax对于硬件的要求相对来说也很低，一般普通的配置就可以满足系统运行的需要。这也是其他建模软件所不能比拟的。3dsMax建模方法[35]在实际运用过程中多种多样。本文在使用3dsMax制作场景中所有模型时主要用到的建模方法有：（1）网格建模。通常在使用3dsMax软件进行三维建模时，网格建模是一种必不可少的建模方式[38]。这种建模方式在多种模型的绘制过程中都会用到，主要是通过对博物馆中各种藏品的三种子对象层级——顶点、边和面进行编辑，控制藏品模型的网格来实现的。这种建模方式相比其他建模方法来说所占用的资源相对较少，建模速度较快。对于场馆中那些不需要精确建模的模型，大多采用的这种方式。（2）复合建模。将多个几何对象组合成一个单对象，使建模速度更快，并在合并建模的过程中将其建模过程记录为动画。
山西师范大学硕士学位论文14图2-3Unity3D的操作界面（2）层次视图（Hierarchy）：位于操作界面的右侧。该面板主要是用于显示放在场景视图中的所有物体对象和资源文件的实例，并且可以从层次视图中观察出个物体对象之间的关系。（3）工程视图（Project）：位于层次视图的下侧。用于显示整个场景项目文件中的所有资源列表，如材质、模型、字体、音频文件等，还包括该项目中自定义的各个场景文件。（4）动画面板（GameView）：位于场景视图右侧。该面板显示的是游戏运行时的运行画面，可以随时用鼠标控制开始或暂停场景的运行，不能进行编辑操作，给用户呈现完整流畅的动画效果。如用户需要根据动画效果进行编辑、调整操作，可以在场景面板中进行相应的调整。（5）检测面板（Inspector）：位于层次视图右侧。该面板用于呈现当前选中的物体对象的固有属性及相关详细信息，如三维坐标、旋转量、缩放大孝脚本文件等。（6）菜单栏：用于用户实现保存文件、编辑文件、窗口切换、组件选择等基础功能。2.3.2脚本编辑软件Unity3D游戏引擎中所选择使用的脚本编辑软件为Visualstudio。如图2-4为制作虚拟博物馆漫游系统的多个脚本文件。Visualstudio是在当前计算智能开发平台上常用的平台应用程序的集成开发环境，目前开发到Visualstudio2017版本[42]。使用该脚本
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于情境学习理论的博物馆教育活动开发框架——以上海自然博物馆“奇特的千足百喙”活动为例[J]. 娄悠猷. 科学教育与博物馆. 2018(03)
[2]信息化时代的博物馆功能与职能探讨[J]. 李冰,辛春. 佳木斯职业学院学报. 2018(06)
[3]基于质点转换和包围盒的混合碰撞检测算法[J]. 唐源皓,侯进,吴婷婷,龚随,张娟,钟李涛. 哈尔滨工程大学学报. 2018(10)
[4]基于改进A*算法的移动机器人路径规划[J]. 赵晓,王铮,黄程侃,赵燕伟. 机器人. 2018(06)
[5]浅析动画短片中三维建模技术的运用[J]. 樊琳琳,李明儒. 美术教育研究. 2018(08)
[6]VR技术在商业中的应用[J]. 李芮婷. 中国市场. 2018(09)
[7]点源时间序列数据缺失值的估值方法比较——以小流域气象和水文数据为例[J]. 甘蕾,周脚根,石锦,李希,沈健林,吕殿青,李裕元,吴金水. 中国农业气象. 2018(03)
[8]《国际博物馆协会博物馆职业道德准则》的法律意义[J]. 王云霞,胡姗辰. 东南文化. 2018(01)
[9]基于位置的流体实时交互仿真[J]. 王坤,于歌,梁骥,郭丽丽. 计算机系统应用. 2018(02)
[10]VR技术在二三线城市规划方面的应用研究——以南昌未来规划发展为例[J]. 谢雨虹,李佳珍,赖崇瑜,叶雅琦,刘珂莹. 市场论坛. 2018(01)
博士论文
[1]数字化生存下的历史文化资源保护与开发研究[D]. 赵东.山东大学 2014
硕士论文
[1]虚拟现实中人物设计及场景实现[D]. 方昱琨.中国地质大学(北京) 2018
[2]虚拟现实技术在数字博物馆中应用探究[D]. 李智（Zhi Lee）.重庆大学 2017
[3]基于移动平台的Unity3D禁毒教育数字博物馆的研究与应用[D]. 柳云涛.北京林业大学 2016
[4]基于3ds Max和Virtools的虚拟校园漫游系统设计与实现[D]. 郭艳.电子科技大学 2014
[5]基于粒子方法的流体实时仿真研究[D]. 王鹏程.北京工业大学 2013
[6]基于Unity3D的跨平台虚拟驾驶视景仿真研究[D]. 曾林森.中南大学 2013
[7]面向实体博物馆陈展的声音增强环境设计研究[D]. 姜璟.哈尔滨工业大学 2012
[8]“育鲲”轮主柴油机虚拟现实技术研究[D]. 徐胜龙.大连海事大学 2010
[9]虚拟漫游中的虚拟计算算法研究[D]. 隋海滨.长春理工大学 2010
[10]基于OpenGL的有限元分析数据可视化系统开发[D]. 王德清.武汉理工大学 2008
本文编号：2952726
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shengwushengchang/2952726.html
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