基本信息
- 项目名称：
- 虚拟校园漫游系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 在本次“挑战杯”竞赛中我们所构建虚拟校园，是以东北石油大学为原型，利用虚拟现实技术具有自由漫游、自动漫游、二维地图导航、信息管理系统等功能的三维数字化校园。
- 详细介绍：
- 在本次“挑战杯”竞赛中，我们所要构建的虚拟校园漫游系统，不但具有虚拟校园的三维展示功能，而且还增加了校园导航、信息管理及展示（校内建筑的信息，包括教学楼几层多少教室等等）、校园服务等功能，这种集校容校貌展示、招生宣传、校园信息化管理的新一代数字校园系统，将是数字化校园建设的大势所趋，必将成为校园门户网站不可缺少的重要栏目，对学校的对外形象宣传、招生宣传、信息化管理将产生重要的作用。 我们所构建的数字校园将具有如下的功能和特点： 1、展示校园风采，提升校园形象。三维数字校园基于浏览器模式展示，具有友好的用户操作界面，用户操作方便快速，可以用鼠标或键盘实现三维校园虚拟场景的自由漫游、按路径漫游。通过三维数字校园可以比较直观的了解校园的各个区域，在这个三维的校园里，空间次序的视觉理解和感知变得非常容易，使浏览者对校园环境产生身临其境的感觉，三维虚拟校园不仅仅是对现实校园建筑形状、地理形态的仿真，而是对整个校园及其社会活动和经济活动在网络上的真实再现，有助于提升学校形象，扩大学校声望。 2、提供丰富的校园生活信息平台，方便师生校园生活和学习。校园内教学楼、宿舍楼、食堂及实验楼等公共设施众多，在三维数字校园中，交互式的查询和漫游，可以使浏览者全面的了解校园的布局，了解校园的所有信息。 3、提供丰富的应用接口。三维数字校园系统具有良好的开放性，为其他信息提供了载体， 4、优化领导管理。三维数字校园的直观特性，可以优化领导管理，对于校园信息管理、校园规划建设等能够全局掌控。 首先 校园导航分为二维地图导航和三维地图导航。所谓二维地图导航就是在传统的二维地图的基础上实现鼠标点击地图上的地点，三维场景立即切换到指定地点。这种导航具有简洁清晰的特点。三维地图导航是指将所做的三维场景进行45度截图，虽然也是平面的但能给人一种立体感。这种地图具有内容丰富、可视化效果强的特点。 校园漫游这一模块中的自动漫游是指相机或人物自动安某一条路线行走为用户展示校园；自由漫游是指用户通过鼠标和键盘在虚拟校园中根据自己的兴趣自由的行走观看。 信息管理是指将校园内的建筑、道路、数目的一些基本信息存放到数据库中，用户可以通过鼠标点击、键入等互动行为在相应的位置呼出这些信息。 数字校园通过整合和共享各类信息资源，可以有效地扩展和提升传统校园的功能，最终实现校园信息的全面信息化，这是校园信息化建设的高级阶段。可视化是数字校园的高级技术特征之一，是实现虚拟校园空间的必然要求，校园可视化特别是实现校园的三维可视化是数字校园建设的重要内容。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1、作品设计思路、技术关键及主要指标 以东北石油大学主要道路、建筑物为虚拟空间，综合运用地理信息建模、虚拟现实技术，以设计开发使用的虚拟漫游系统为目的，从理论和技术上主要解决以下问题。 (1)根据虚拟校园漫游系统的需要，进行需求分析，设计系统的结构和功能，采集相关的数据和资料。 (2)由于地形、道路、建筑物、树木以及其它辅助设施的建模方法不同，探讨三维建模技术，结合系统需要，创建效果最佳、占用内存空间最小的三维建模。 (3)根据虚拟校园漫游系统建设过程中对建筑、环境场景的要求，采集不同分辨率和精度的图像，将采集的图像在图像处理软件中进行大小调整、杂质去除、亮度、对比度和锐化等效果处理，制作模型的材质贴图。给已建好的场景添加灯光、天光等光照系统。进行调试渲染，是整个场景显现出现实世界的真实感和立体感。 (4)把已建好的场景导入到VRP中，进行相机导入、二维界面导入，设置相机的行走路线、绕行方向，创建角色跟踪和相机的切换。 (5)创建导航图，进行二维界面编辑，实现二维界面元素的现实与隐藏。 (6)对界面进行整体编辑创建列表框、下拉菜单排版对齐。最终导出可执行文件。 2、作品的创新点 对校园场景进行三维立体、多方位、交互式展示。传统的校园展示都是建立在二维平面图像或视频影像的基础上，这种表达方式性能单一、交互性差；而我们所构建的三维数字校园是利用虚拟现实技术将真实的校园场景通过数字化模型再现到计算机中，用户对所构建的三维虚拟场景可以进行自由漫游，交互性强。
科学性、先进性
- 目前，传统的校园展示都是建立在二维平面图片以及视频影像的基础上的，这显然已经不能适应新时代校园的展示。本系统集二维平面地图和三维场景于一体，是用户能对校园场景有一个更为直观、清晰的认识，用户可以通过漫游浏览校园各个学区，能产生身临其境的感觉，相比传统那个的二维展示更加科学先进。 在系统制作过程中克服了很多难题，主要有材质的制作纹理的烘焙、面数和模型个数的优化、相机灯光的设计等等。再就是我们以VR-Platfrom三维仿真互动平台进行后期制作，建立了自由相机和自动相机以及导航图、背景音乐等，与同类系统相比具有一定的优势。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本系统具有友好的可视化界面，用户可以通过操作鼠标和键盘实现对整个场景的漫游。具体可分为两个方面的漫游：一方面，用户可以通过导航图点击想要到达的地点，切换到当地的自动相机视角，实现自动漫游。另一方面，用户可以通过点击屏幕下方的按钮切换到当地的自由相机视角，实现自由漫游。 本系统最大的优势在于它实现了对我校的三维立体多方位展示。传统的校园展示大都是以二维图片、影视图像为基础的，这显然已经不能满足学校对外招生宣传、校园展示等方面的要求，而本系统集二维平面地图和三维场景于一体，可使用户具有身临其境的感觉。 虚拟校园的漫游具有广阔的应用领域。首先，它可以个更好的展示校园风采，可以为学校所用。再就是，掌握了这项技术可以开发小区全景漫游、工业园全景漫游甚至城市漫游。潜在市场价值巨大。
同类课题研究水平概述
- 目前，许多的国外大学及科研机构都在从事虚拟场景漫游的研究。其中美国加州大学北卡分校及伯克利分校在这方面走在世界前沿，他们都拥有世界一流的漫游技术研究室，研究室里配有许多虚拟现实技术的设备，包括功能强大的图形工作站、高分辨率图形显示器、各种类型的头盔显示器(MHD)、数据手套、步行器等。美国、瑞士、德国和日本等国家在校园虚拟信息化方面已经取得很大成绩。例如，目前美国大学校园的信息化建设已经涉及到图书馆信息管理、教学活动、学生管理等方面，2000-2003年瑞士联邦政府提出了建立“瑞士虚拟校园”计划，德国的Rostock，Stuttgart大学建立了模拟系统，对一些校园的基础设施提供相关的查询、分析和显示功能。 和一些发达国家相比，我国的VR技术还有一定的差距，但以引起政府有关部门和科学家的高度重视。国内一些重点院校，以积极投入到了这一领域的研究工作。清华、武大、北京航空航天大学、杭州大学、浙大、西南交通大学等许多大学都己经开展虚拟场景漫游技术的研究，在视景技术、三维图形算法、建模方法等方面都取得了重要成果，并在城市规划与建筑领域得到了初步的实际应用。天津大学早在1996年，在SGI硬件平台上，基于VRML国际标准，最早开发了虚拟校园，随后国内一些高校已经开始逐步推广、使用虚拟校园模式。先后有浙江大学、上海交通大学、北京大学、西南交通大学等著名高校采用虚拟现实技术建设了虚拟校园。
