校园三维地图以及虚拟漫游的设计毕业论文设计.doc

本科毕业设计本科毕业设计 论文论文 题题 目 三维校园的开发与设计目 三维校园的开发与设计 全景校园虚拟漫游全景校园虚拟漫游 三维校园的开发与设计三维校园的开发与设计 即全景校园虚拟漫游技术的实现即全景校园虚拟漫游技术的实现 摘要 虚拟现实 Virtual Reality 简称 VR 又译作灵境 幻真 是近年来出现的高新技 术 也称灵境技术或人工环境 虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世 界 提供使用者关于视觉 听觉 触觉等感官的模拟 让使用者如同身历其境一般 可以及时 没有限制地观察三度空间内的事物 VR 是一项综合集成技术 涉及计算机图形学 人机交互技术 传感技术 人工智 能等领域 它用计算机生成逼真的三维视 听 嗅觉等感觉 使人作为参与者通过适 当装置 自然地对虚拟世界进行体验和交互作用 使用者进行位置移动时 电脑可以 立即进行复杂的运算 将精确的 3D 世界影像传回产生临场感 该技术集成了计算机图 形 CG 技术 计算机仿真技术 人工智能 传感技术 显示技术 网络并行处理等技 术的最新发展成果 是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统 以武汉科技大 学中南分校环境为虚拟空间 拍摄教学楼 图书馆 体育馆 宿舍区 道路 树木 花 园 亭阁等室外场景生成全景图 实现虚拟校园实景漫游 并为用户提供键盘 鼠标等 多种控制手段和人机交互方式 而整个技术设计中需要解决的三个问题是 全景图的生成 漫游空间的编辑和浏览 器的设计 关键词 虚拟现实 圆鱼眼图像 图像拼接 全景漫游 PV3D FLASH AS3 0 Three dimensional design and development campus Panoramic Virtual Tour technology is the realization of the campus Cheng Chen Abstract Virtual Reality Virtual Reality referred to as VR they translated spiritual environment fantasy really is a high tech in recent years also known as Virtual Reality technology or artificial environment Virtual reality is the use of computer simulation to generate a three dimensional virtual world to provide users with regard to visual auditory tactile simulations Users as immersive general in time there is no limit to observe the three dimensional things inside VR is a comprehensive integrated technology involving computer graphics human computer interaction technology sensor technology artificial intelligence it generates a realistic three dimensional computer vision hearing smell and other sense of people as participants through the appropriate device naturally on the virtual world to experience and interact Location of mobile users the computer can immediately conduct complex calculations will be accurate 3D images back to produce the world s presence The technology integration of computer graphics CG technology computer simulation technology artificial intelligence sensor technology display technology network parallel processing technology the latest development results is a computer aided generation of high tech simulation system To the Wuhan Branch of the environment for the virtual space filming teaching building library gymnasium dormitory areas roads trees gardens pavilions and other outdoor scenes generated panorama virtual school Virtual Tour and to provide users with the keyboard mouse and other means of control and human computer interaction The technical design of the three issues need to be addressed is panorama generation roaming space the design editor and browser Key Words Virtual reality circular fisheye images image mosaic Panorama PV3D FLASH AS3 0 目录 前言前言 1 第第 1 1 章章虚拟现实技术虚拟现实技术 2 1 11 1 虚拟现实技术的概念虚拟现实技术的概念 2 1 21 2 虚拟现实的特点虚拟现实的特点 2 1 2 11 2 1 多感知性 多感知性 Multi SensoryMulti Sensory 2 1 2 21 2 2 浸没感 浸没感 ImmersionImmersion 2 1 2 31 2 3 交互性交互性 InteractivityInteractivity 2 1 2 41 2 4 构想性构想性 ImaginationImagination 3 1 31 3 虚拟现实的关键技术虚拟现实的关键技术 3 1 3 11 3 1 基于基于动态环境的建模技术动态环境的建模技术 3 1 3 21 3 2 应用系统开发工具应用系统开发工具 3 1 41 4 虚拟现实的研究现状虚拟现实的研究现状 3 1 4 11 4 1 国外研究现状国外研究现状 3 1 4 21 4 2 中国研究现状中国研究现状 4 第第 2 2 章章虚拟校园技术虚拟校园技术 6 2 12 1 虚拟校园的基本概念虚拟校园的基本概念 6 2 22 2 虚拟校园的建模方法虚拟校园的建模方法 6 2 2 12 2 1 基于图形的建模与绘制基于图形的建模与绘制 6 2 2 22 2 2 基于图像的建模与绘制基于图像的建模与绘制 6 2 32 3 全景图的概念全景图的概念 6 2 3 12 3 1 全景图的特点全景图的特点 7 2 3 22 3 2 全景图的生成全景图的生成 7 2 3 32 3 3 全景图的公共隐私处理全景图的公共隐私处理 8 2 42 4 虚拟校园的优势虚拟校园的优势 9 2 4 12 4 1 直观的了解校园直观的了解校园 9 2 4 22 4 2 方便学生方便学生 9 2 4 32 4 3 有利于招生宣传有利于招生宣传 9 2 4 42 4 4 地图便笺功能地图便笺功能 9 2 4 52 4 5 丰富的应用接口功能丰富的应用接口功能 10 2 4 62 4 6 校园信息搜索引擎校园信息搜索引擎 10 2 4 72 4 7 优化领导管理优化领导管理 10 第第 3 3 章章技术实施说明技术实施说明 11 3 13 1 全景图生成制作技术全景图生成制作技术 11 3 1 13 1 1 照片的拼接技术照片的拼接技术 11 3 1 23 1 2 FLASH 技术技术 12 3 1 33 1 3 利用软件直接制作全景图利用软件直接制作全景图 20 第第 4 4 章章校园地图与风景展示校园地图与风景展示 22 4 14 1 校园地图立体化导航的意义校园地图立体化导航的意义 22 4 24 2 校园地图的实用性研究校园地图的实用性研究 22 4 34 3 校园地图的升级校园地图的升级 24 4 44 4 校园风景的展示与地图的结合校园风景的展示与地图的结合 24 4 44 4 校园导航地图的制作校园导航地图的制作 26 第第 5 5 章章导航地图上的应用接口导航地图上的应用接口 28 5 15 1 地图导航中加入商家的展示地图导航中加入商家的展示 28 5 25 2 地图导航中加入社区的元素地图导航中加入社区的元素 28 5 35 3 地图导航中加入游戏的元素地图导航中加入游戏的元素 28 5 45 4 说明说明 28 结论结论 29 致谢致谢 30 参考文献 31 前言前言 学校为了展示自身风采 越来越重视宣传 需要一种更为直接的方式宣传自己 虚拟 现实技术应用于学校 就是虚拟校园 能够全方位地展示学校的各种软硬件环境 本文对 全景漫游技术进行了讨论 认为全景漫游技术中需要解决三个问题 全景图的生成 漫游 空间的编辑和浏览器的设计 在对全景漫游技术探讨的基础上采用基于两张圆鱼眼图 像的球面全景生成方法生成每个场景的球面全景图 从而实现一个中等复杂程度的 具 有一定人机交互能力的校园全景漫游系统 先进高校整个系统里面 最薄弱的环节就是校园的电子化信息建设 虽然在整体或 者局部实现 OA 自动化 但是对校园信息整体上没有一个立体化 形象化的展示 只 能通过基础文字性的网页 加上几张照片 算是对学校的一个展示 这样不但给学校 自身形象建设上拖后腿 另一方面也不利于新生和家长对校园环境有一个快速全面的 了解 从而去花大量的时间和力气去徒步丈量 教育部在一系列相关的文件中 多次涉及到了虚拟校园 阐明了虚拟校园的地位和 作用 虚拟校园也是虚拟现实技术在教育培训中最早的具体应用 它由浅至深有三个 应用层面 分别适应学校不同程度的需求 简单的虚拟我们的校园环境供游客浏览 基 于教学 教务 校园生活 功能相对完整的三维可视化虚拟校园 以学员为中心 加入 一系列人性化的功能 以虚拟现实技术作为远程教育基础平台 虚拟远程教育 虚拟 现实可为高校扩大招生后设置的分校和远程教育教学点提供可移动的电子教学场所 通过交互式远程教学的课程目录和网站 由局域网工具作校园网站的链接 可对各个 终端提供开放性的 远距离的持续教育 还可为社会提供新技术和高等职业培训的机 会 创造更大的经济效益与社会效益 随着虚拟现实技术的不断发展和完善 以及硬件设备价格的不断降低 我们相信 虚拟现实技术以其自身强大的教学优势和潜力 将会逐渐受到教育工作者的重视和青 睐 最终在教育培训领域广泛应用并发挥其重要作用 本论文就是研究如何利用现有 的计算机技术 将校园平面图或者照片制作成一个立体形式的展示影片 甚至可以实 现虚拟校园漫游 包揽校园全景的功能 通过鱼眼图像原理 抽象到平面照片上 在 无缝拼接的画面上实现定点旋转展示 也是对 FLASH AS 语言的一个更加深入的了解 利用 PV3D 基础类 实现强大的虚拟校园漫游成果 第第 1 1 章章 虚拟现实技术虚拟现实技术 1 1 1 1 虚拟现实技术的概念虚拟现实技术的概念 虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式 与 传统的人机界面以及流行的视窗操作相比 虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃 虚 拟现实中的 现实 是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环 境 它可以是实际上可实现的 也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的 而 虚拟 是指用计算机生成的意思 因此 虚拟现实是指用计算机生成的一种特 殊环境 人可以通过使用各种特殊装置将自己 投射 到这个环境中 并操作 控制 环境 实现特殊的目的 即人是这种环境的主宰 从本质上来说 虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口 它通过给用户同时提供 诸如视觉 听觉 触觉等各种直观而又自然的实时感知交互手段 最大限度地方便用 户的操作 根据虚拟现实技术所应用的对象不同 其作用可表现为不同的形式 例如 将某种概念设计或构思可视化和可操作化 实现逼真的遥控现场效果 达到任意复杂 环境下的廉价模拟训练目的等 1 2 1 2 虚拟现实的特点虚拟现实的特点 1 2 11 2 1 多感知性 多感知性 Multi SensoryMulti Sensory 所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外 还有听觉感知 力觉感知 触觉感知 运动感知 甚至包括味觉感知 嗅觉感知等 理想的虚拟现 实技术应该具有一切人所具有的感知功能 由于相关技术 特别是传感技术的限制 目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉 听觉 力觉 触觉 运动等几种 1 2 21 2 2 浸没感 浸没感 ImmersionImmersion 浸没感又称临场感 指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度 理想 的模拟环境应该使用户难以分辨真假 使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚 拟环境中 该环境中的一切看上去是真的 听上去是真的 动起来是真的 甚至闻 起来 尝起来等一切感觉都是真的 如同在现实世界中的感觉一样 1 2 31 2 3 交互性交互性 InteractivityInteractivity 用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度 包括实时 性 例如 用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体 这时手有握着东西 的感觉 并可以感觉物体的重量 视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动 1 2 41 2 4 构想性构想性 ImaginationImagination 强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间 可拓宽人类认知范围 不仅可 再现真实存在的环境 也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境 一般来说 一个完整的虚拟现实系统由虚拟环境 以高性能计算机为核心的虚拟 环境处理器 以头盔显示器为核心的视觉系统 以语音识别 声音合成与声音定 位为核心的听觉系统 以方位跟踪器 数据手套和数据衣为主体的身体方位姿态 跟踪设备 以及味觉 嗅觉 触觉与力觉反馈系统等功能单元构成 这里 虚拟环境处理器是 VR 系统的心脏 完成虚拟世界的产生和处理功能 输 入设备给 VR 系统提供来自用户的输入 并允许用户在虚拟环境中改变自己的位置 视线方向和视野 也允许改变虚拟环境中虚拟物体的位置和方向 而输出设备是由 VR 系统把虚拟环境综合产生的各种感官信息输出给用户 使用户产生一种身临其境 的逼真感 1 3 1 3 虚拟现实的关键技术虚拟现实的关键技术 1 3 11 3 1 基于基于动态环境的建模技术动态环境的建模技术 虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心内容 动态环境建模技术的目的是获取 实际环境的三维数据 并根据应用的需要 利用获取的三维数据建立相应的虚拟环 境模型 三维数据的获取可以采用 CAD 技术 有规则的环境 而更多的环境则需要 采用非接触式的视觉建模技术 两者的有机结合可以有效地提高数据获取的效率 1 3 21 3 2 应用系统开发工具应用系统开发工具 虚拟现实应用的关键是寻找合适的场合和对象 即如何发挥想象力和创造力 选择适当的应用对象可以大幅度地提高生产效率 减轻劳动强度 提高产品开发质 量 为了达到这一目的 必须研究虚拟现实的开发工具 例如 虚拟现实系统开发 平台 分布式虚拟现实技术等 现在目前流行的 ISB Internet Space BuiIder 和 ISA Internet Scene Assemble 2 款开发软件 1 4 1 4 虚拟现实的研究现状虚拟现实的研究现状 1 4 11 4 1 国外研究现状国外研究现状 美国作为 VR 技术的发源地 其研究水平基本上就代表国际 VR 发展的水平 近年 来 虚拟现实在美国航空航天和军事领域的若干成功应用所获得的巨大经济效益和社 会效益 促使美国政府进一步加大了对虚拟现实技术研究的支持力度 在美国虚拟现 实在以下三个方面发挥重大作用 1 武器系统性能评价 2 武器操纵训练 3 指挥大规模军事演习 虚拟现实的应用将大幅度降低以上三者所需的费用 极 大地提高效益 并消除意外伤亡事故 在军事领域 美国的主要研究单位为 美国空军技术研究所 Air Force Institute of Technology 主要研究人类因素的检测 计算机图形学以及与大规模分 布综合环境应用有关的人机交互问题 尤其对那些培养实际操作人员的环境感兴趣 他们正在研制一种便宜的 实时网络化的飞行模拟器 NPSNET4 它使用 SIMNET 和分 布式交互仿真两种协议进行主机之间的通信 NPSNET 计划注意虚拟世界的系统在现 实世界问题中的应用 在航天领域 现在 NASA 已经建立了航空 卫星维护 VR 训练系统 空间站 VR 训练系统 并且已经建立了可供全国使用的 VR 教育系统 北卡罗来纳大学 UNC 的计 算机系是进行 VR 研究最早的大学 他们主要研究分子建模 航空驾驶 外科手术仿 真 建筑仿真等 美国政府对虚拟现实技术非常重视 他们支持的虚拟现实研究计划都是面向航 空航天和军事应用的 虚拟现实将在武器系统的性能评价和设计 操纵训练和大规模 军事演习及战役指挥方面发挥重要作用 并产生巨大的经济效益 美国已初步建成了 一些洲际范围的分布式虚拟环境 并将有人操纵和半自主兵力引入虚拟的战役空间 在 世界上处于领先地位 1 4 21 4 2 中国研究现状中国研究现状 我国 VR 技术研究起步较晚 与国外发达国家还有一定的差距 但现在已引起国 家有关部门和科学家们的高度重视 并根据我国的国情 制定了开展 VR 技术的研究 计划 九五规划 国家自然科学基金委 国家高技术研究发展计划等都把 VR 列入研 究项目 国内一些重点院校 已积极投入到了这一领域的研究工作 北京航空航天大学计 算机系是国内最早进行 VR 研究 最有权威的单位之一 着重研究了虚拟环境中物体 物理特性的表示与处理 实现了分布式虚拟环境网络设计 虚拟现实应用系统的开发 平台等 浙江大学开发出了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统 还研制出了在虚 拟环境中一种新的快速漫游算法和一种递进网格的快速生成算法 哈尔滨工业大学已 经成功地虚拟出了人的高级行为中特定人脸图像的合成 表情的合成和唇动的合成等 技术问题 虚拟现实技术在我国近些年发展极为迅速 被广泛的应用在城市规划 教育培训 文物保护 医疗 房地产 互联网 勘探测绘 生产制造 军事航天等数十个重要的 行业 全世界的目光都聚焦于虚拟现实技术在中国的蓬勃发展 流行一时的网络游戏 实质上也是虚拟现实技术的一种简单应用 第第 2 2 章章 虚拟校园技术虚拟校园技术 2 1 2 1 虚拟校园的基本概念虚拟校园的基本概念 计算机网络技术 三维地理信息系统技术 虚拟现实技术的发展使得我们可以在 计算机网络上构建虚拟校园 Virtual campus 用户在网络上即可对校园景观 校内的各种设施和服务获得身临其境的感受 还 可以在网络上使用部分设施和接受服务 虚拟校园提供了校园景观及设施最直观的表现形式 方便了用户对校园信息的访 问 促进了大学的建设和远程教学的发展 虚拟校园是基于地理信息技术 虚拟现实技术和计算机网络技术等高新技术 将 校园地理信息和其他校园信息相结合 以虚拟现实场景界面实现棱园景观及信息的浏 览查询 并可上传到计算机网络和提供远程用访问 2 2 2 2 虚拟校园的建模方法虚拟校园的建模方法 校园虚拟场景的建模方法主要有两种 2 2 12 2 1基于图形的建模与绘制基于图形的建模与绘制 一种是基于图形的建模与绘制 Gcomel ry Based Modcliag and Rendering GBMRj 2 2 22 2 2基于图像的建模与绘制基于图像的建模与绘制 一种是基于图像的建模与绘制 Inlagc Based Modelink and Rendering IBMRj 它是以环境中抽样出的离散图像组成基础数据 通过处理与组织这些图像数据而 得到环境的连续描述的过程 与GBMR相比 IBMR方法的优越性在于 一是无需繁琐的 场景建模工作 二是不需要特殊的设备 如图形加速卡和价格昂贵的图形工作站 在 普通电脑上即可运行 三是能实时地显示生成的环境 处理时间独立于景物复杂度 IBMR一种常见的实现方法是用全景图集台来构成虚拟环境 在虚拟环境中漫游相当于 选择不同的全景图 2 3 2 3 全景图的概念全景图的概念 全景图是虚拟实景的一种表现形式 会让使用者有进入照片中的场景的感觉 全 景图区别于普通的拼接照片的地方在于 全景图是基于鱼眼技术 利用专业相机拍摄 出来的照片 观察者从每个角度观察 都能够获取直观的立体感 而普通的拼接照片 只是在一个平面上实现相机取景范围的限制 2 3 12 3 1 全景图的特点全景图的特点 360 度的高质量的全景图主要有三个特点 1 全 全方位 全面的展示了 360 度球型范围内的所有景致 可在例子中用鼠标 左键按住拖动 观看场景的各个方向 2 景 实景 真实的场景 三维全景大多是在照片基础之上拼合得到的图像 最 大限度的保留了场景的真实性 3 三维 三维立体的效果 虽然照片都是平面的 但是通过软件处理之后得到的 三维全景 却能给人以三维立体的空间感觉 使观者犹如身在其中 但是由于受到设备的限制 非专业的摄影人员 是很难拍到上面描述的效果的全 景图的 但是 就普通相机加上一些照片拼合软件 所得到的全景图片的表现形式已 经比普通的照片要好得很多 2 3 22 3 2 全景图的生成全景图的生成 全景图模型一般有立方体 圆柱体和球体三种 以柱面全景图像为例 若需取得具有摄影真实感的全景图像 可采用全景照相机 普通照相机或摄像机来获取图像数据 全景照相机可直接获得全景图像 普通照相机 或摄像机则需要固定在可水平旋转的支架上 使得相机的镜头位于支架的中心点 如果是照相机 转动照相机一周 每间隔一定的角度拍一张照片 以保证相邻照 片有一定的重叠 摄像机则需缓慢地绕中心点旋转一周拍摄 使用数码照相机或数码摄像机来获取 图像数据是比较有利的 因为获取的图像数据可以直接下载到计算机进行后续处理 照相机或摄像机所得到的图像数据属于中心投影 需要经过投影变换来将这些中 心投影图像投影到一个圆柱面上 完成这种柱面的正投影变换后 再经过拼接形成柱 面全景图像 整个拼接过程分成图像匹配和平滑连接两个步骤完成 图像匹配是确定相邻图像的重叠范围 一般有基于面积和基于特征等方法 平滑 连接使得拼接区域色调变化平滑 提高了图像质量 可采用淡入淡出的方法 即在重 叠部分由前一幅图像慢慢地过渡到第二幅图像并删去垂直方向错开的图像部分 全景图像生成后 空间编辑器将不同地点而又众多的全景图像组织为虚拟的全景 空间 全景图像的数据量通常是较为庞大的 需要对其进行压缩 通常采用JPEG算法 进行压缩 虚拟全景空间漫游时 一般只将可见部分的全景图像调人内存并解压 通 过柱面全景图像的反投影算法 将可见部分的柱面图像反投影为中心投影图像并显示 在计算机屏幕上 图2 1 虚拟全景空间生成流程图 2 3 32 3 3 全景图的公共隐私处理全景图的公共隐私处理 众所周知 全景地图在人们直观感知上的确提供了很大的方便 但是由于全景地 图的涉及范围光 许多隐私问题 就直接成为人们争论的焦点 07年谷歌街景漫游的推出 受到许多人的欢迎 甚至有时候被用于军方活动 慢 慢的 当许多人发现在其上能够看到自己的生活照片 比如穿着简便在自己家院子里 面晒太阳之类的 人们开始为自己的隐私担忧 谷歌被各方指责 于是开始对该项服务进行处理 比如取景的时候 避开人多的 地方 在景象上进行模糊度的处理等等措施 那么我这个校园全景图的处理上就稍微的简便一些 从以下几个方面 一 在图源上做处理 我们采集回来的实景照片的时候 我们可以对相关的重要场景或者人物 进行模 糊处理 比如对重要部门办公场所实施高度模糊 对人员进行轻度模糊处理 但 整个所有的处理不会影响对学校范围的观察 二 取景地点的选择 尽量在人少的地方实施拍照取景工作 对必要的办公场所 取景的时候大范围入 手 一笔带过式的扫描 2 4 2 4 虚拟校园的优势虚拟校园的优势 三维虚拟校园技术对大学的对外宣传 招生 校容校貌的展示等具有非常重要的 作用 是校园信息化建设的重要组成部分 三维虚拟校园系统 可实现以下功能 2 4 12 4 1 直观的了解校园直观的了解校园 三维虚拟校园基于浏览器 无任何浏览器插件 具有友好的用户操作界面 用户操 作方便快速 可以用鼠标任意的拖动 放大或者缩小 通过三维虚拟校园可以比较直 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 其中的教学楼 实验楼 图书馆 宿舍楼 食堂 道路及绿化地带和种植的植物 都栩栩如生的呈现在我们的眼前 三 维虚拟校园模拟真实世界 减少处理时间 提高效率 提供了一个生动的校园空间建 设三维虚拟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 其中 的教学楼 实验楼 图书馆 宿舍楼 食堂 道路及绿化地带和种植的植物 都栩栩 如生的呈现在我们的眼前 三维虚拟校园模拟真实世界 减少处理时间 提高效率 提供了一个生动的校园空间 2 4 22 4 2 方便学生方便学生 大学内教学楼 宿舍楼 食堂及实验楼等公共设施众多 有了三维虚拟校园 使新 生在入学前就可以全面的了解校园的布局 交互式的查询 可以了解校园的所有信息 为尽快的适应学习生活提供方便 三维虚拟校园不只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 可接驳触 摸屏 2 4 32 4 3 有利于招生宣传有利于招生宣传 网络宣传现已成为非常有效的手段 率先建立三维虚拟校园 有助于提高学院的形 象 对大学的全国范围招生有极大的帮助 2 4 42 4 4 地图便笺功能地图便笺功能 方便好用的地图便笺功能 用户可以自己在三维虚拟校园上进行标注 然后生成相 应网址 可以发送给他人 他人打开网址后就能看到用户在地图上的标注 实现信息 共享 2 4 52 4 5 丰富的应用接口功能丰富的应用接口功能 三维虚拟校园系统具有良好的开放性 为其他信息提供了载体 该系统可直接嵌入 到大学的网站 可接驳触摸屏 还可以接驳视频监控系统 网上校园中的各个院系或其它部门都可以通过嵌入虚拟校园的代码 制作出各种形 态的模拟公告板 譬如校园留言板 招生信息等 从网络中模拟出的多态广告 具有 极高趣味性和新颖性 大大的提升点击率 尤其是针对校庆活动 更有极佳的宣传效 果 例如 网站发布会议通知或者考试地点等信息时都可嵌入地点位置代码 用户在 浏览信息内容的同时能直观的在虚拟校园中看到会议或者考试等的具体位置 有效提 高大学的美誉度 有助于大学自身的宣传和信息的高度集中 配置和互动 2 4 62 4 6 校园信息搜索引擎校园信息搜索引擎 在网上校园中建立一个本地搜索引擎供用户浏览查找信息是非常有效的 譬如当我 们搜索图书馆的主题时 在出来的搜索结果列表里面 我们可以访问图书馆的具体位 置 实景 以及图书的借阅情况 开放时间等 2 4 72 4 7 优化领导管理优化领导管理 三维虚拟校园的直观特性 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 第第 3 3 章章 技术实施说明技术实施说明 3 1 3 1 全景图生成制作技术全景图生成制作技术 3 1 13 1 1 照片的拼接技术照片的拼接技术 全景地图最重要的一点 就是照片的拼接 将你 360 度旋转拍摄的照片 拼接成一 张在平面上看上去很广范围的照片 使得生成全景展示地图的时候能还原当时拍摄的 真实景象 1 利用软件的自动拼接 我用富士相机 他们本身提供一款 photoswitch 的软件 将所拍的照片直接自动拼 接起来 很简单 Photoshop 里面 自动 也可以实现照片的拼接 但是软件自动拼接 起来的图片都是一副弯曲的弧形全景图 不是我们所预期的平面直线型 以下以 PhotoShop 为例子说明拼接步骤 图 3 1 然后选择相应的文件或文件夹即可自动完成 图 3 2 这是处理完成的照片效果 2 手工的裁剪拼接 相对与软件自动的拼接 手工拼接有一个好处就是可以制作出更加精美的全景图片 可以随时对拼接出进行细节调整 而不是不可控制的自动化 手工拼接对照片的要求要高一些 首先要对相机的焦距经行定位 固定值拍摄 最 好是用支架或者物体固定拍摄的角度和水平高度 这里建议用卡片机拍摄最好是带广角镜头的 单反相机拍出来的会有卷脚的因素 不利于拼接 3 1 23 1 2 FLASH 技术技术 全景图制作中一个最重要的步骤就是实现移动化 这就需要借助 FLASH 中的一组类 包 来实现 Flash 3D 的效果 首先去网上下载这个类包 然后是这个类包的安装 按下 CTRL U 出现下面的 对话框 选择 actionScript 栏 然后选择 actionscript3 0 设置 图 3 3 然后出现这个对话框 把这个类包的路径添加进去就可以用了 图 3 4 到这里 我们就可以用自己的 pv3d 做东西了 首先 用 pv3d 时 要有五个基本的要素 container scene camera material 和 object 所以在 as 的开头 我们要把这些包给导进来 import org papervision3d scenes import org papervision3d cameras import org papervision3d materials import org papervision3d objects 先新建一个container var container Sprite new Sprite container x stage stageWidth 2 container y stage stageHeight 2 addChild container 然后我们新建一个scene和camera var scene MovieScene3D new MovieScene3D container var camera Camera3D new Camera3D camera zoom 5 然后是建一个material 我们这里新建的是一个BitmapAssetMaterial 他可以载 入库里的bitmap对象 var btm BitmapAssetMaterial new BitmapAssetMaterial cover btm oneSide false btm smooth true 然后是object Plane型 包里还有很多的object 如stars sphere cube等等 然后把这个object添加到scene中去 scene addChild p 最后把摄像机架好 scene renderCamera camera 这样一个见的pv3d应用就完成了 但是似乎没有什么3d的效果 好的 我们把架 摄像机的那部分代码换成下面的样子 addEventListener Event ENTER FRAME handler function handler e Event p rotationX 5 scene renderCamera camera 代码实例图 图3 5 第一步 第一步 启动 Flash 8 0 选择菜单 修改 文档 命令打开文档属性框 将文档 的宽度设置为 450px 高度设置为 250px 背景色为黑色 选择菜单 文件 导入 导 入到库 命令出现对话框 选择静态全景图 再单击 打开 按钮导入图片 选择 菜单 插入 时间轴 图层 命令插入三个新层 双击图层名称可重新命名 从上至 下分别取名为 控制脚本 控制按钮 显示区 全景图 第二步 第二步 选择菜单 插入 新建元件 出现对话框 选择类型为 按钮 名 称为 放大 这样创建一个放大按钮 然后使用这种方法再制作一个 缩小 按钮 创建一个名为 响应 的按钮 该按钮是一个矩形 尺寸大约是 360 200 选择菜单 插入 新建元件 出现对话框 选择类型为 影片剪辑 名称为 拼接全景图 选择菜单 窗口 库 打开 库 将其中的图片 全景图 jpg 拖放到舞台上 并且复制一份 将他们拼接起来 如图 3 6 图 3 6 动态全景图中所用元件 第三步 第三步 打开 库 将三个按钮拖放到 控制按钮 层第 1 帧的舞台上 其中 响应 按钮的位置在全景图显示区域 大概在场景的中心位置 并且单击舞台下 方的 属性 按钮 将其透明度 Alpha 设置为 0 宽度为 360 高度为 200 X 为 50 Y 为 25 放大 和 缩小 按钮在 响应按钮 的右下侧 再在该层的第 25 帧按 F5 键插入帧 在 显示区域 层第 1 帧的舞台上绘制一个与 响应按钮 等大的 矩形 要正好覆盖在 响应 按钮上 将 库 中的 拼接全景图 影片拖放到层 全景图 的第 1 帧 如图 3 7 最后在这两个层的第 25 帧按 F5 键 图 3 7 舞台上各个原件的位置 第四步 第四步 选中 拼接全景图 影片 然后单击下方的 属性 按钮 将其实例名 设置为 tupian 在 控制脚本 层的第 1 帧按 F6 键插入关键帧 单击舞台下方的 动作 面板 然后加上如下脚本 l 459 l 是场景宽度 h 250 h 是场景高度 t 50 t 是显示区域顶部坐标 b 250 b 是显示区域底部坐标 v 250 v 是水平线坐标 m t b 2 m 是显示区域的中心坐标 si 100 b t tupian height si 是最小缩放倍数 注意 后面的是语句说明 这里的部分数据要根据制作时的实际大小来设 置 如图 3 8 图 3 8 脚本输入面板 第五步 第五步 在 控制脚本 层的第 5 帧按 F6 键 然后打开 动作面板 输入 stop 脚本 注 引号不要输入 再在第 10 帧按 F6 键 然后打开 动作 面 板输入脚本 具体内容参阅源程序 这段脚本主要是获取光标的位置 根据光标的 移动方向和速度 控制全景图的移动方向和速度 在第 11 帧按 F6 键 打开 动作 面板 输入 gotoAndPlay 10 它主要是实现重复执行两帧代码 从而保证在 移动鼠标后 全景图一直保持运动 第六步 第六步 在 控制脚本 层的第 15 帧按 F6 键 然后打开 动作 面板输入脚本 具体内容参阅源程序 这段脚本主要是按比例改变全景图的高度和宽度 从而实 现放大效果 在第 16 帧按 F6 键 打开 动作面板 输入 gotoAndPlay 15 作用是重复执行第 15 帧脚本 第七步 第七步 在 控制脚本 层的第 20 帧按 F6 键 然后加上脚本 具体内容参阅源 程序 这段脚本作用是让图片在放大后可缩小 并且设定缩小后不能小于原图的尺 寸 最后在第 21 帧按 F6 键 加上脚本 gotoAndPlay 20 作用是重复执行第 20 帧脚本 第八步 第八步 单击层 显示区 然后右击选择 遮罩层 如图 3 9 这样全景图 就只能出现在显示区 选中 放大 按钮 打开 动作 面板输入脚本 具体内容参 阅源程序 这段脚本是当按下鼠标左键时 执行第 15 帧代码 即放大全景图 松开 左键时执行第 5 帧代码 停止执行代码 选中 缩小 按钮 加上语句 具体内容参 阅源程序 这段脚本也是按下鼠标执行第 20 帧代码 松开后执行第 5 帧代码 选中 响应 按钮 加上语句 具体内容参阅源程序 这段脚本的作用是当光标在响应 按钮上 执行第 10 帧脚本 当光标离开响应按钮时停止执行脚本 图 3 9 图层示意图 第九步 第九步 按 Ctrl Enter 键观看动态全景图效果 如图 3 10 当光标向左移动时 图片就会向左播放 光标向右移动时图片向右播放 单击 放大 按钮可以放到全景 图 此时图片可以上下移动 最后选择菜单 文件 发布设置 命令弹出对话框 勾 选 格式 选项下的 Flash swf 选项 然后单击 发布 按钮将全景图输出成 Flash 动画 由于 Flash 动画可以在很多软件调用 并且目前几乎所有的电脑上都安装 了 Flash 播放器 所以 Flash 制作的全景图全景图具有更加广泛的应用空间 图 3 10 播放 3 1 33 1 3 利用软件直接制作全景图利用软件直接制作全景图 我们利用 flash 来实现全景图的效果 实际上也是借助了某些别人开发好的类 来 实现利用 AS 脚本来控制照片的呈现效果 现在市面上有很多类似的制作 360 全景图的软件 我拿 Pano2QTVR 举例 Pano2QTVR 是一个基于苹果的 QuickTime 核心的虚拟现实软件 可以制作 Mov 格式 的影片剪辑还有很多的照片拼接处理 下面是软件新建工程后的截图 图 3 11 该软件提供了矩形球面投影 立方体型 圆柱形三个建模实体对象 也就是实现集 成了 FLASH 里面 AS 语言中的 camera3D 类 在这里可以直接选择即可 但是没有那 么灵活 范围 帧频 以及观察视角的选择都固定了 在 FLASH 的选项里面 我们可以简单的设置图像是否自动旋转 以及是否加上控 制按钮 如图 3 12 所示 图 3 12 选择了输出位置和输出格式后 创建就 OK 了 下面是效果图 图 3 13 第第 4 4 章章 校园地图与风景展示校园地图与风景展示 前面将所有的技术介绍完后 不知道大家发现没有 感觉还是很散 一个是一个 整个系统就是一个 swf 动画 完全称不上一个系统 所以我们接下来要做的就是将三 维全景地图展示和校园地图结合起来 起到真正的一个导航的作用 4 1 4 1 校园地图立体化导航的意义校园地图立体化导航的意义 现如今高校生源逐年减少的环境下 招生数量成了一个高校能否生存下来的重要指 标 排除百年老校那些名声 高校建立自己的形象在这其中起到了至关重要的作用 但是 大肆的彩页广告 甚至不惜血本的平面宣传充斥着我们的周围 真正的效果 又怎么样呢 许多高校都忽略了自己家窗户的宣传 就是自己的网站 高校对外宣传 的一个窗口 其实做好自己家的装修就是最好的广告 一个学生对一个新学校的了解 也只能通过学校的官方网站来了解 但是众多高校 网站上除了官话套话 取得的成就 希拉拉几张学校的风景照 以为这样就建立了根 据地 其实我们最希望看到的是一个对学校整体 宏观上的把握 当然地图是最方便 快捷的 但是我经过调查 湖北省高校除了几所部属的高校 其他几百所高校竟然基 本上都没有 4 2 4 2 校园地图的实用性研究校园地图的实用性研究 校园地图不同于中国地图 更不同于世界地图 他不用包含大范围的面积 校园地 图专注的只是校园内的一块 更具有针对性 所以在导航和展示方面要综合考虑 当然校园地图首要的责任是进行地理位置的标注以及路线的指明 校园平面图是必 不可少的 可以参照武汉大学校园地图 这里就以我们中南分校为例 以下图 4 1 是 2007 年的由大学生记者团制作的校园 平面图 图 4 1 从该图我们可以大概了解到学校的一些基本建筑以及各自的方位 是一个比较简单 的平面图 至少可以不让人迷路 这就是一个校园地图的基本功能 4 3 4 3 校园地图的升级校园地图的升级 校园地图的升级不是指地图内容的变化 升级是指技术上的升级 不能说几年前你 在看平面图 现在还看吧 从 2D 到 3D 的一个升级改进 就是校园地图升级的过程 这里升级的过程还是以中南分校校园地图为例 如图 4 2 图 4 2 这是 09 年由艺术学院制作的 且不说艺术学院其本身的艺术设计能力 但是它至 少表明了 那种以前单纯的平面示意图已经近乎被淘汰了 人们希望看到更加真实的 场景 也就是前面讲到的虚拟现实 图 4 2 里面可以我们可以基本看到 地图里面不仅标明了建筑物的名称 还按照相 应的比例进行了模型构造 绿地 草坪也都有显示 这张地图明显的给人一种更加直 观的感觉 这就是高校对外展示的一个绝佳的窗口 一张擦得很亮的名片 4 4 4 4 校园风景的展示与地图的结合校园风景的展示与地图的结合 仅仅有了地图 还是只能从印象上给人一个大概的方位感 真实的在某点观察到的 景象 还是不能呈现出来 这里就需要一种所见即所得的技术 也就是虚拟漫游技术 不过很可惜 这项技术掌握起来难度有点大 我决定换一种方式来代替 实现某种意 义上的伪 3D 漫游技术 其实是点击所见即所得 传统意义上的校园风景展示无外乎列表式 缩略图式等 他们的共同点就是把风景 展示作为一个单独的项目来呈现 没有把他同别的东西联系起来 其实风景和地图结 合起来 能够更加的吸引人 而且让人了解的更多 获得的信息更加真实 一方面可 以为企业或者学校提升对外形象 另外可以引入商业机制盈利 图 4 3 图 4 3 是我们学校的风景展示页面 列表形式的 相当的不直观 浏览图片要进行 很多次点击 用户体验不好 图 4 4 图 4 4 是用 flash 自作的一组相册展示 比较动感 而且每张都以图片形式展现出 来 更加直观 4 4 4 4 校园导航地图的制作校园导航地图的制作 校园导航地图要实现完全的 3D 模式 就像前面提到的一样 需要大量的建模工作 所以我还是采取动画导航的模式来制作 用逐帧动画的模式 把一个路线描述出来 具体制作方法见下 第一步 选取背景地图 并进行标注 图 4 5 这里用一个音乐符号代表 新同学在大门口的位置 并进行说明 第二步 背景图不变 只是标注的位置发生变化 一副画面一副画面的移动 最后 制作成动画 就看起来像一个动态的导航图了 图 4 6 就是制作过程中用到的图片 图 4 6 第三部 利用软件将这许多图片制作成顺序播放的动画 比如 PS Anmation 等 我是直接利用美图秀秀的闪图功能做的 没有对图片进行优化 所以感觉体积有点大 看下效果图 图 4 7 图 4 7 第第 5 5 章章 导航地图上的应用接口导航地图上的应用接口 当然一个地图的好坏 主要标准是看能不能快速方便的找到用户要去的地方 也就 是 2 点搜索的功能 比如说 起点和终点 然后标注出各种路线 以及对最优路线作 出特别标注 这些都是一个成熟的商业化地图所