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试谈漫游基于VRML虚拟校园漫游系统

收藏本文 2024-03-23 点赞:6031 浏览:20560 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:对大规模场景建模和交互技术进行研究,以凯里学院为原型对基于VRML的虚拟校园漫游系统进行设计,并在VRML和3DAX等相关系统和平台上部分实现凯里学院虚拟校园漫游系统。
关键词:虚拟校园;vrml;纹理映射;LOD
1009-3044(2012)27-6508-04
Research of the Virtual Campus Roaming System Based on VRML
YANG Jian-ju
(Kaili University of Information Engineering , Kaili 556011,China)
Abstract: On the large scale scene modeling and interactive technology research, taking KaiLi University as a prototype of virtual campus roaming system based on VRML was designed, and in VRML and 3DAX and other related systems and platform part of the realization of virtual campus roaming system of KaiLi University.
Key words: virtual campus;vrml; texture mapping; LOD
虚拟现实(VR)技术是二十世纪末才兴起的一门综合性信息技术,它涉及计算机图形学、人工智能和多媒体等众多学科领域,是目前计算机应用技术领域的研究热点之一,而虚拟漫游系统是虚拟现实技术重要组成部分,将虚拟现实技术引入“数字校园”的研究中建立虚拟校园漫游系统是当今进行校园规划和设计的新途径。本文在此以凯里学院虚拟校园漫游系统为原型,进行虚拟校园漫游系统相关技术研究。
1系统总体框架设计
本文研究和实现的虚拟校园漫游系统无需昂贵外设备,以鼠标、键盘等作为交互设备实现系统交互,并以显示器作为观察窗口。系统具有一定的真实感,用户可以在创建的虚拟校园场景中自由地漫游,且具有一定的实时交互性能。本虚拟校园系统的研究和实现将以凯里学院作为原型,凯里学院是地方性民族师范高等院校,目前新校址位于凯里市新开发区,于2008年初才建成,其中大多数建筑包括校大门、主楼办公大楼、教学楼、实验楼等都极具民族特色,为了较真实的反映校园风貌,给人以身临其境的感觉,系统总体框架结构设计如图1所示。

2.1 vrml虚拟现实建模语言

VRML(Virtual Reality Modeling Language虚拟现实建模语言)是一种用于对三维虚拟场景进行建模的描述性语言,它是HTML的3D模拟。Vrml虚拟建模语言分别提供了54种节点和20种域类型用于复杂场景建模,Vrml文件的扩展名为wrl,一般可由文本编辑器、专用vrml编辑器以及三维空间可视化工具3DS MAX等编辑生成,目前专用vrml编辑器有ParallelGraphics公司提供VrmlPad编辑器和SGI公司提供CooWorld等。Vrml文件可通过专门支持vrml文件浏览器如ParallelGraphics公司的Cortona VRML Cli ent等来浏览,也可通过给windows操作系统IE浏览器安装Cortvrml、CooWorlds等vrml浏览器插件来实现浏览。

2.2虚拟场景模型建立

校园虚拟场景模型的建立是构建虚拟漫游系统基础和核心。本系统中校园场景建模主要包括校园中的主体建筑物、天空、地面、草地、树木等,为增强场景真实感和沉浸感,场景模型建立要与真实环境相符,场景建模的数据必须以真实数据为依据,需要采集校园真实数据信息,包括建筑物各种测绘图、校园俯瞰图、数码相机拍摄各景点图片以及材质贴图所需图片,如门、窗、草地、树木等图片。
由于场景中建筑物多,环境复杂以及较大规模场景浏览速度等问题,在此需要对场景进行分割,先对每个部件单独建模,然后再进行场景集成。

2.1建筑物模型建立

本系统中虚拟场景主体建筑可分为教学楼、图书馆、学生宿舍、食堂等。建筑物按照结构造型分为规则建筑和不规则建筑。虚拟场景中大部分建筑都是规则的,其外观可分解为长方体、柱体、三棱体等组合,对此可采用vrml虚拟建模语言把这些建筑建成由多个面组成的长方体或是正方体等几何体,然后用真实采集照片对其表面进行纹理映射;在vrml中使用shape节点定义Box等基本造型节点、Extrusion挤出造型节点和IndexedFaceset面造型节点建模。对于不规则建筑其模型可采用3DAX等建模工具进行建模,最后生成后缀名为wrl文件,在导入VrmlPad中整合。在此对于结构相同建筑可采用同一个造型模型,可减少建模工作量、降低系统负担。本系统中1号、2号、3号、4号教学楼为相同结构,可采用此方法。
纹理映射(Texture Mapping)

摘自:学术论文网www.udooo.com

又称纹理贴图技术是指把一幅二维图像按一定规则粘贴到立体空间表面过程【3】。Vrml中提供了3种纹理节点分别为ImageTexture图像纹理节点、PixeTexture像素纹理节点和MovieTexture节点。针对纹理还可利用TextureTranorm节点进行平移、缩放、旋转等变换,对于复杂几何体还可使用TextureCoordiane节点进行精确纹理映射。
图2为构建校图书馆场景图:
本文以凯里学院为原型进行虚拟校园漫游系统设计,分别对大规模场景建模和场景交互技术进行研究,部分实现凯里学院校园漫游系统模型,该系统设计对于类似规模的虚拟漫游系统的开发具有一定的借鉴意义。
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