基于XD的虚拟校园漫游系统设计与实现毕业

1基于X3D的虚拟校园漫游系统设计与实现【摘要】虚拟校园是虚拟现实技术在数字化校园中的具体应用。虚拟校园可以再现真实的校园场景，可以使那些没有时机实地参观的人获得身临其境的感受。还可以在此根底上建立三维虚拟大学，提供相应的网上教育等，具有较高的应用价值。本文较为全面地介绍了虚拟现实技术和X3D技术，对虚拟校园漫游系统所涉及的技术问题进行了比拟详细的研究。本文以深圳大学为对象，以X3D技术为主，综合运用多种技术，设计了校园内的多个场景，构建了办公楼、图书馆、科技楼等立体模型，经过整体拼合，最终实现了一个虚拟校园漫游系统。【关键词】虚拟现实；虚拟校园；漫游系统；场景设计；X3D择军绪论您贝研究喷背景淡及意狂义鞠随着宽科学凳技术术的发席展和洞人类宫的进戏步，云人们廉对世掌界的洽探索纷越来流越深偶入，善人们泉对事哪物的竹认识征与了般解已骗经不趁再局金限于掉外表锣，更上多地线的是椒对事哲物多假方面繁的接寨触与遗深入陶了解播。然钩而，裹很多厨领域酒的发情展受候到了协很多肝条件拜的约宣束和胳限制红，很杯难真边正意妙义上璃实现冒人类利的主速观愿悄望，钳比方织对没工有发刷生的米事物快的预番测，迁未知伪结果闷的提东前模赛拟等墓，也斗有对凳现有锅事物京的可脂视化桨描述批。这胖些社凭会的策需求掏摆在妙我们讲眼前停，迫圆切需猫要一签个能狂解决子上述粗问题浊的有工效工织具，望虚拟妄现实辛技术采正是温在这效样的阅背景阿下诞劫生的端[1京]户。算虚拟绘现实怖技术任一经悄问世巾，人痛们就忍对它伍产生宗了浓夜厚的展兴趣呀。近追几年鸽，虚已拟现情实技衣术不鸣但已宋开始碧在军尿事、颜医学驶、教判育、资设计直、艺内术、朵娱乐弄等诸淋多领忽域得教到了预越来绝越广相泛的筒应用促，而揪且还社给社冤会带玉来了溉巨大赖的经让济效毒益。秤因此围，有哄关人躲士认恶为：昼20就世纪迅80法年代钩是个飞人计芬算机害的时参代，陆90俩年代和是网颤络、序多媒侵体的议时代勤，而渗21阶世纪谨初那么假设将是猫虚拟兴现实贱技术青的时雁代。胆虚拟挨校园沫是虚圈拟现慕实技针术在蛋教育崇领域限中的鹅一个饭重要复应用迁。它点是将垫现实俗中学佩校的扮教学凡环境桌和校颠园的华三维选景观润利用友先进繁的技根术在芦计算摄机中拌虚拟思的再挎现出俩来。译虚拟碑校园童不仅称能够沸构建功一个左全三荐维的朱逼真健的校度园环售境，迹还能饭够挂辱到校沃园网灵上，侦让远例程用锹户下辜载或决者直侦接参泄看。叉有了巩虚拟激校园拦，学形校的赖对外氏宣传披就不壤再仅亡仅局练限于队文字减、图跌片等悼传统夏的宣端传方欣式，朱能够洲更加煌直观娱的将年学校燕的情誓况展毒现在第用户凭的眼锅前帮[2狭]够。颤虚拟允校园距技术姜对大染学的恼对外仪宣传铸、招辽生就筒业、朵校容找校貌谊的展核示等妨具有吗非常声重要坦的作冶用，粗是校司园信尽息化完平台预建设击的重论要组群成部洁分。糊虚拟棍校园扶漫游小系统零可以牵方便股浏览方者直披观的抱了解类校园纽；方仗便师浴生尽聚快的呜熟悉抹校园石生活直；有尝利于毕树立漠学校冤形象向、提士高学尘校知剂名度采，吸边引更贝多生缓源；劝是校摸园文产化，柿校容五校貌击的展钩示平汽台、寸是校尺园信拼息化仓建设痰的重哪要组判成部键分。愁暴虚拟爆现实条研究裹现状轮1.客2.偿1靠国离外虚乞拟现此实技素术的氧研究裹现状猫美国恳是虚皆拟现哪实技妇术研爷究的提发源扰地，绒其研伤究水倚平基夺本就访代表玩国际炼虚拟孟现实拨开展胞的水兽平。伯近年饰来，鼓虚拟洪现实约在美炸国航乡空航梳天和抓军事或领域凯的假设沙干成轻功应齐用获妇得了劳巨大懂经济举效益涨和社图会效项益，仰促使弱美国夜进一渴步加润大对量虚拟喂现实深技术齐研究务的支弄持力牙度。牛在军倘事领切域，顶虚拟狠现实筒在武克器系肾统的乔性能卖评价眨和设碎计、膏操纵女训练蒜和大会规模雹军事泼演习位及战盏役指扇挥方贱面发琴挥了蓄重要粮作用暖，并圾产生蓬了巨商大的介经济街效益类。美某国已亚初步铺建成扬了一缎些洲仅际范口围的蔑分布城式虚发拟环择境，蒜并将救所有滚人操应纵和室半自陆主兵巷力引返入虚棒拟的丹战役稿空间颈，在裕世界渐上处锤于领贩先地庭位。苗在航峡天领省域，膀美国型宇航听局〔齿NA齿SA吸〕已歌经建份立了明航空慎、卫驴星维员护V衰R训蒙练系前统，晓空间怜站V胡R训烦练系荐统，望并且订建立切了可挥供全吐国使就用的损VR岸教育纱系统胸。北贪卡罗微来纳胃大学方〔U真NC迅〕是厦进行坐VR掩研究旨最早轿的大消学，鄙他们革主要裤研究瓜分子愤建模上、航法空驾衬驶、括外科银手术坑仿真箱和建养筑仿狠真等逢。悄在欧管洲，紫英国穷在V米R开梯发的岗某些市方面形，特次别是料分布菊并行舒处理孙、辅竹助设洗备〔口包括晓触觉稿反响宣〕设嫂计和谜应用私研究六方面戒是领喜先的双。英修国B扩ri徒st搁ol男公司恼发现钞，V遭R应迟用的航焦点姓应集哈中在怎整体晃综合扬技术规上，膝在软坐件和扬硬件轿的某阴些领赏域处畏于领孟先地拴位。吊英国犹AR咽RL挽公司芬关于衬远地偏呈现课的研汤究实搏验，花主要美包括吐VR蔽重构集问题宜，其享产品增还包个括建驶筑和爪科学议可视策化计抬算。锋日本鼓的虚匆拟现苦实技伯术的蔑开展校在世购界相旷关领天域的定研究烈中同晃样具隔有举读足轻偏重的虫地位他，它肃在建锯立大炮规模办VR状知识给库和跃虚拟走现实榴的游鲁戏方灰面取初得了虎很大喝的成恳就滤[3麻]攀。尝1.驶2.欺2嚼国以内虚幕拟现充实技驰术的膜研究劝现状宴我国饮虚拟竿现实殖技术浮研究轰起步戚较晚察，与闹兴旺闭国家丛还有界一定期的差隆距。怀但是毯近十摄年来御，虚瑞拟现维实技裳术已姜经得延到了退相当骄的重介视，判国家防科委勾、国阴防科博工委考都已兆将虚术拟现课实技宴术的汪研究撇列为贡重点瞒攻关背工程吼。国届内许砍多研质究机瞒构和于高校还也都插在进风行虚其拟现贫实的旧研究即和应毁用，抬并取熔得了葵一些袭不错龄的研局究成舟果讽[3腔]料。锹如：肥北京壮航空摩航天讽大学校计算奶机系辨虚拟中现实什与可再视化萍新技盆术研俘究室评集成累的分绳布式钱虚拟畏环境穴；清涂华大读学国枪家光讲盘工形程研石究中声心所少做的该“斯布达臭拉宫素〞也，实丙现了舅大全茄景虚历拟现貌实；项浙江疤大学惯CA誉D&习CG猛国家但重点里实验镰室开牺发了追一套遣桌面彻型虚央拟建奥筑环赔境实做时漫稀游系偏统；约另外韵，哈狼尔滨它工业楼大学辞、西方安交搜通大昏学、熔国防俘科技民大学喊、中根科院太软件萝所、补上海静交通侍大学趴等单巴位也夜进行半了交悬通领假设域的煤虚拟阻现实阔研究饲工作影，并瞒取得捏了一嚷批研协究成笑果踢[4臣]筝。旺1.饲2.去3水虚酸拟现肢实技点术在相虚拟看校园歪方面财的研惑究现粉状奏目前抱，虚耗拟校肢园的毛研究坦与实行现方港法主反要分料为两吩类：错1.疾基于颗图形挎软件粗的开恶发暑基于它图形返软件达的开裂发是福指利陵用三偶维图死形程钟序接扑口软欢件结乞合面禁向对退象的制可视况化编求程工帝具来近开发炉[塘5舞]戏，三眠维图乓形程赴序接疤口软册件主枯要有唯O办pe竭nG版L,课Di镜re狂ct找3D功和韵J探av舒a3披D。吴可视秩化编拾程工火具如暑V气is婆ua诱l也C+悼+,罪Vi焦su研al号B恢as到ic摊,D蛙ep呼hi室,J耍av猎a描等。益这种书方法涨的特速点在皮于开猴发周吼期长免、工吐作量护大、担投资山大且粘数据聪兼容之性差盯。庭2.递基于仪V努RM黄L撕的方挑法怜数字谣化信而息社讨会最罪具代石表性毕的三都种新伶技术波是多与媒体柴、I东nt酒er六ne杰t侄和虚帐拟现识实，庙而这守三种梁新技福术的室交叉兰点是查虚拟泡现实顺建模胃语言命[总6傲]恳〔v犹ir裁tu史al桶r批ea目li辫ty球m咏od戏el踏in洒g吹la张ng袍ua爷ge浴〕。昂它是辽一种脉可以巨发布符到池3D鼻网曾页的抽跨平镇台、双简单奥的文端本语厘言；牧也是浑一种隙能提质供更拣自然志地体镰验方凑式，贩包括链沉浸限感、群交互竭性、湖动态版效果隶、延房续性削以及抹用户泽参与谦探索数的语肾言。六在原舍V摊RM单L锄组织咐根底尸上成某立的杆W享eb所3D任联底盟，谅在恩20水06混年茄6允月泪制定壤了第壶三代柜V明RM滨L标寺准纠X3稍D，平X3阵D吉结合车了典Ja寒va装3D萄和间X朵ML故技凤术，糠已经因成为谦三维每世界弱的主庆要标赞准桐[萍7咐]拾。足基于狸X猎3D美技题术构俘建的俗方法奉与第随一种晶方法般比拟膛，虽领然在烟真实阶感、挺实时乓性、付交互足功能限、渲吉染速臂度等桂方面那么有些希欠缺颗，但青是它饭具有搞以下残几方锦面的灿突出男优点良[筛8期]返:诊〔1僻〕简眨单易击学、签开觉察周期欢短、停投资惊少收顺获多仁。白〔2坝〕X眨3D号文火件短辟小精脂悍，宰构造腰的是养动态爹的虚服拟场凯景，择它尽士可能财的提桥供几驴何造粱型特瞒征，物却包段含了膊大量甲不属渠于造樱型语录言范清围的颜特性答。且期具有突良好蛇的跨另平台悦性，弃能够顽轻易自地实壶现腊In意te牢rn特et赠上培的远乖程访细问。各〔3摘〕通绪过与精J优av侵aS雁cr藏ip据t着等脚联本语虾言和开J琴av稠a荣语言朝容易婆实现茎G观IS谨查树询分麻析功炎能。梨结合钻建立宾深圳慈大学弯虚拟召校园陈的实锹际情吧况，暮考虑抽目前偏的技假设术条应件、玩时间莫以及近实验弊条件察等综蜘合因边素，今本系峰统使舰用了虽基于暗X3坑D的剑方法吹实现永虚拟嚷校园科的构浆建。戏拦本文蓝研究号内容祖本文千主要厕研究释建设沙虚拟街校园部的基葛本原挪理和优关键议技术炮，包孤括虚泰拟校吸园的搁设计痰、三架维建愤模，路场景侮构建素等功呀能。书最终已实现咽一个安基于患X3英D的嚷虚拟篇校园框漫游咐系统训。弄本文垦的研巧究内团容主云要包喝括以改下几丛个方弱面：东1．辞X3珍D虚逐拟校秀园开脚发与额设计静X3尊D虚兵拟校恋园开谁发与淹设计婚，应事遵循搬软件滨工程斧的思绕想进孝行开子发与田设计拿。从雾立项谎、可济行性椅分析装，到丰需求励分析悠，到设总体迅设计季，详扒细设姥计，退一直赔到编哑码测普试以排及运准行维庄护等另主要宇环节倚。原2．星X3嚼D几就何节皂点设燥计日利用变X3随D几略何节疮点设滋计虚出拟校泪园，要提高绒虚拟类校园途信息驱资源拒场景菠浏览溜速度仔，使岔浏览砌者在候虚拟用现实柿世界押里体槐验虚举拟校饥园所特带来埋的乐习趣以千及身散临其丸境的亦感觉魔。舞利用穴X3焰D虚恶拟增搅强现咸实技乘术开误发的折“罚基于眉X3萌D的彼虚拟棒校园乐漫游庸系统蹲〞迷，利沈用基鹿本几跌何节武点开铺发虚红拟校悄园中馅的造闲型和矮场景侦，可椒以提寿高开惰发效只率。女3．袋X3贴D虚私拟现植实建及筑设承计直X3耳D虚速拟现痒实建凡筑规写划设恩计是卡由土乱地规怨划、马公路秒街道羊设计范、各察种建殊筑设踩计以乓及校虏园绿敢化设旱计组档成。瞎在总子体框仁架设表计思撑想的没根底搬上，夫对各匀个部捆分进养行详逗细设渔计，腹根据愿需求洋分析段做进倚一步喜调整驴、改拴进和墓完善心，最砍终达疾到要慢求，筹完成颠整个琴建筑机规划片设计煌要求佳。土帅地规也划、胜公路岔街道逃设计鸽、各侄种、胁建筑聋设计供和绿北化设踩计，舒根据犹用户装需求素画出停草图沙，再饱根据浴草图租绘制宾出计融算机美软件纳层次释结构展图，窄再根园据软偏件结居构图烟画出哗流程泥图。桌4.矛X剪3D帅虚拟鸦校园侄整体森设计筹X3采D虚柳拟校吩园整羡体设姓计采努用深妖圳大寒学的教真实敬校园越为背恒景，娃通过比虚拟沫现实怖技术蕉完整拌的体恭现真杰实校近园的门校容丙校貌蒙。按慎照以什下两弦点进顶行设镰计：貌⑴哲按僵照学窃校的石实际圆情况缎进行凯虚拟何建模径，勾胶勒出秧学校造的真龙实场秤景和幼自然子风貌年。建截立起构包括器：学举校大摔门、枣办公欣楼、愿教学壮楼、低图书丢馆、屑体育窗馆、配游泳丈馆、京田径缺运动磨场、去学生献宿舍丧、花奔草树胃木等抄对象旦。驶⑵邪为连了增恰强真薯实的仆校园叶气氛取，可浩以加行入汽肉车、皱行人魔、学印生等握人流使。疏最后起使用治虚拟雄现实性技术威进行嘱编码忽和调椒试，洽作出制合格横的项属目产污品。乘枕本文征章节滑安排洞本论序文共详分为垫五章膛，各受章节丢的主傅要内统容如哭下：擦第一歪章为比绪论笑。简换要的脊介绍鼻了论逢文的容的研围究背咬景、田研究窑目的岸和研投究意浑义，达简要采的介栗绍了饲本文形研究广的内票容，鼠最后旨阐述患了论扩文章偷节的沿安排配。汽第二犬章为丽虚拟携现实勇技术存根底钞。介紫绍了欺虚拟管现实沃的基景本概杰念、萄开展啊和现仿状、值虚拟理现实衣的关义键技抓术。协对于图完成灰本系镇统所郊需要堂的X袖3D菠和相六关的刮知识蓝做了侵详尽边的介弊绍。截第三浸章为僚总体漫设计谣。对构虚拟滤校园汉漫游寒系统栽的开齐发和溜总体冻设计赵进行捎了描眯述。欺讨论严了虚舍拟校君园漫怪游系精统的夜需求息分析患。对泉系统诉的总讯体设阁计目教标，匀系统检的总类体设哪计流趋程等差进行叨了阐疗述。伏第四虑章为蠢虚拟杀校园驳场景借设计恳与实遵现。搬这一短局部优是虚狐拟校夕园漫稳游系根统的晨根底祖支撑经局部惑，整萝章针稿对校朗园场孝景中粪不同青类型奥的对土象场税景提变出了线多种托建设哥思路哄，从宴效率辛和效专果两着方面检考虑煮，为涌每个嘱对象违选择视最优属的构咱建方哀法。舱最终弄实现拉了可飘以为命用户盾提供引漫游料平台漫的虚挎拟校倦园场望景，榆对系电统进岛行了胳测试庆与分岛析，海并提资出了叠优化座方法有。玻第五贝章为帆工作松总结龄。对谷本文吵的研谋究工航作进涝行了妈总结链，并级提出怨了进垒一步槽的研金究和览改良负方案冻。奉始虚拟电现实烟技术昆根底吊脉虚拟肺现实此的基孤本概哲念虚虚拟么现实抢技术藏，又饭称孟“心灵境雀技术要〞碌、权“洋虚拟离环境族〞野、显“协赛伯裳空间腿〞拴等，恋原来罗是美腰国军娇方开闷发研姻究出惕来的耗一种串计算丈机技惩术，为其主识要目傍的是供用于有军事依上的功仿真仆，在仔美国爹军方帽内部任使用躺。一飞直到融20淘世纪炊80偷年代主末期问，虚盆拟现宅实技驰术才偏开始布作为吓一个轿较完方整的表体系亭受到掀人们叙极大倍地关曾注。员虚拟圾现实包技术留是2亡0世锣纪以乒来科兵学技摘术进猜步的既结晶跳，集序中体避现了签计算挺机技烦术、毒计算达机图尽形学场、多狐媒体摧技术坡、传烘感技妙术、皱显示庸技术坛、人屿体工盒程学功、人格机交责互理氏论、乔人工报智能暖等多测个领容域的最最新被成果隔。它甚以计兄算机昼技术倦为主醉，利李用计屠算机派和一馆些特宵殊的遣输入松/输君出设疗备来拦营造食出一祝个多冠感官飘的三锹维虚绩拟世刘界。桨在这限个虚粱拟世熄界中动，人如与虚闯拟世企界可景以进石行自砖然地著交互讲，使消人与迁虚拟摄世界庆融为探一体夸[9碧]粱。贫巾虚拟烈现实究的定井义震关于豆虚拟颤现实迹技术蛇的定日义，击目前肝尚无棋统一报的标印准，送有多眠种不宣同的标定义津，主随要分滚为狭现义和押广义促两种袄。政所谓佣狭义失的定察义，印认为残虚拟妙现实边技术衬就是背一种坦先进纠的人踪机交瘦互方缠式。钻在这侧种情庙况下丰，虚医拟现董实技帽术被彩称为廊“世基于券自然锯的人稠机接稼口扇〞激，在桶虚拟玻现实环环境悼中，剃用户毁看到专的是匪彩色需的、原立体屿的、么随视轧点不桐同而蹈变化关的景搏象，拣听到油的是歌虚拟昆环境勇中的符声响相，身许体部紫位可嘴以感膝受到请虚拟胀环境煤反响伴回来线的作窃用力粱，由头此使贞用户厦产生花一种弓身临牢其境惯的感挨觉。缘所谓翁广义头的定毛义，店认为叠虚拟寺现实闭技术摄是对团虚拟母想象前〔三帆维可盖视化郊〕或盗真实隙的、愁多感羽官的裂三维胃虚拟娃世界携的模党拟。与它不墓仅仅响是一镇种人惠机交航互的离接口短，更牢主要蜘的是素对虚蔬拟世添界内戒部的式模拟竖。人奸机交多互接躺口采星用虚价拟现托实的天方式件，对踪某个衰特定呢环境砍真实料再现朽后，妖用户房通过耽自然隙的方邮式接蚀受和欣影响抽模拟畅环境筝的各倦种感库官刺烛激，杂与虚滤拟世味界中佳的人远及物软体进缎行交歌流，植使用劈户产驼生身挤临其岗境的侄感觉蓄[9疗]劣。嚷缎虚拟鹿现实腔技术惰的基滋本特斧征促从本抬质上穿来说月，虚捷拟现替实系晚统就腥是一牌种先净进的腿计算裂机用扶户接亮口，疫它通图过给巡用户伪同时袍提供询诸如芬视、详听、蒸触等表各种防直观睛而又歼自然柴的实湿时感烦知交丛互手俗段、锁最大嘉限度虹地方鸟便用拾户的探操作损，从台而减区轻用时户的谊负担蒸、提夜高整兆个系牙统的地工作胳效率岭。美凡国科做学家御Bu何rd蜡ea篮G.姐，C蹈oi鹿ff利et锡曾在康El百ec钟tr伸o9泛3国蝴际会旱议上剖发表岁的猪“折Vi锤rt钞ua球l岂Re郊al沉it陆y竭Sy芝st扛em苗a颜nd夺A旺pp厨li替ca网ti扛on员s负〞塞一文标中，恩提出啄一个饱“扔虚拟回现实戚技术汁三角伏形园〞箱，它茂简明同地表丙示了铁虚拟专现实东技术匆具有桑的三伤个最效突出崭特征哪：交赴互性类〔I娇nt泳er霞ac双ti育vi舅ty辽〕、以沉浸岭感〔震Im用me常rs芽io重n〕摩和构砍想性都〔I愉ma啊gi搅na种ti萝on斑〕，搅也就装是人险们俗巾称的咏3个杨“谷I注〞副特性泳，如倡图1绝所示纠[1仿0]绣。旦额交优互性签〔I止nt烂er岩ac息ti拖vi荒ty夕〕遥 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