本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于VR技術(shù)的虛擬校園系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

虛擬現(xiàn)實技術(shù)涉及多個學科的很多內(nèi)容,包括人工智能、電子學、數(shù)字圖像處理、計算機圖形學、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、心理學等,是這些學科交叉集成的結(jié)合體,并且廣泛地應(yīng)用于教育、建筑、醫(yī)療以及軍事等多個領(lǐng)域。由于涉及很多學科,它在現(xiàn)實中發(fā)揮的作用也是巨大的,可以說從某些方面推動了計算機軟硬件技術(shù)的發(fā)展與結(jié)合,使人們的工作方式和生活方式發(fā)生了根本性的改變,同時它與美術(shù)、音樂等藝術(shù)學科結(jié)合在了一起,被人們稱為人類的第九大藝術(shù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是當今多媒體科學研究的一個熱點,將虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入“數(shù)字校園”的建設(shè)研究中,為校園的規(guī)劃和設(shè)計提供一種全新的手段。目前,國際上的許多科研機構(gòu),例如IBM的Thomas J.Watson、美國埃默克大學對虛擬漫游技術(shù)展開了很多的研究.我國的清華大學、武漢大學、杭州大學等都對虛擬漫游技術(shù)進行了全面的研究,已經(jīng)在視覺技術(shù)、建模方法等方面取得了重要成就并進行了應(yīng)用,取得了較好的效果。

在我國，隨著教育制度的完善和高校的發(fā)展，進入高校深造的學生越來越多。教學、生活等設(shè)施也隨著學生數(shù)量的增加而不斷增加，這就增加了校園的管理難度。因此，虛擬校園應(yīng)運而生，迅速發(fā)展了起來。虛擬校園，是基于“數(shù)字地球理論”，利用地理信息技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、VR技術(shù)等多種先進技術(shù)，對校園教學環(huán)境、教學設(shè)施、校園景觀等場景進行數(shù)字化處理，構(gòu)建仿真的虛擬三維世界。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于VR技術(shù)的虛擬校園系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

本發(fā)明提供了一種基于VR技術(shù)的虛擬校園系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括如下場景：

運動場模型、環(huán)境模型、建筑模型、其他模型；

其中所述的運動場模型包括籃球場、足球場、健身場；

所述的環(huán)境模型包括樹木、草地、天空；

所述的建筑模型包括宿舍、家屬樓、藝術(shù)樓、圖書館、教學樓、車棚；

所述的其他模型包括道路、路燈。

以上所述場景的對象處理流程包括數(shù)據(jù)采集、三維建模、貼圖烘焙、紋理映射、碰撞檢測、模型導出。

所述的三維建模優(yōu)化方法包括以下步驟：

步驟C1：初始化三維虛擬場景，進入步驟C2；

步驟C2：判斷是否結(jié)構(gòu)優(yōu)化，如果未優(yōu)化，進入步驟C3，否則，進入步驟C4；

步驟C3：進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，進入步驟C4；

步驟C4：判斷是否紋理優(yōu)化，如果未優(yōu)化，進入步驟C5，否則，進入步驟C6；

步驟C5：進行紋理優(yōu)化(簡單分量紋理、紋理格式優(yōu)化、紋理拼接等)，進入步驟C6；

步驟C6：三維虛擬場景構(gòu)建，進入步驟C7；

步驟C7：判斷是否模型優(yōu)化，如果未優(yōu)化，進入步驟C8，否則，進入步驟C9；

步驟C8:進行模型優(yōu)化(可見消隱技術(shù)、紋理映射技術(shù)、實例化技術(shù)、LOD技術(shù)等)，進入步驟C9；

步驟C9：判斷是否場景優(yōu)化，如果未優(yōu)化，進入步驟C11，否則，進入步驟C10；

步驟C10：進行場景優(yōu)化(紋理映射技術(shù)、實例化技術(shù)、LOD技術(shù)、外部引用技術(shù)等)，進入步驟C11；

步驟C11：場景集成。

所述的碰撞檢測方法包括以下步驟：

步驟S1：開始檢測，進入步驟S2：

步驟S2：確定碰撞線段，進入步驟S3；

步驟S3：遍歷下一個物體，進入步驟S4；

步驟S4：遍歷下一個面，進入步驟S5；

步驟S5：計算線段與三角形所在面的關(guān)系，進入步驟S6；

步驟S6：計算線段與三角形所在面是否相交，如果相交，進入步驟S7，否則，進入步驟S10；

步驟S7：計算線段與三角形所在面的交點，進入步驟S8；

步驟S8:判斷交點是否在三角形內(nèi)部，如果交點在三角形內(nèi)部，進入步驟S9，否則，進入步驟S10；

步驟S9：記錄交點坐標，進入步驟S11；

步驟S10:可能的碰撞面是否遍歷完畢，如果已遍歷完畢，進入步驟S11，否則，進入步驟S4；

步驟S11：同區(qū)域的物體是否遍歷完畢，如果已遍歷完畢，進入步驟S12，否則，進入步驟S3；

步驟S12：結(jié)束，如果步驟S9中有記錄坐標，則判定碰撞，否則判定未碰撞。

所述的貼圖烘焙方法包括如下步驟：

a、燈光渲染，烘焙前對場景設(shè)置燈光效果,燈光的類型非常多，系統(tǒng)燈光主要分為“標準”和“光度”兩大類，“標準”燈光包括“目標聚光燈”、“天光”等類型，用戶則可以根據(jù)不同的現(xiàn)實需要來選擇光線類型,這里我們在場景中里創(chuàng)建的是“天光”——模擬自然光，來模擬場景的實際光線；

b、烘焙前的檢查,首先對場景進行渲染，檢查燈光的效果，并進行適當調(diào)整，因為渲染效果會影響烘焙質(zhì)量；其次，對重名模型進行更改，避免烘焙貼圖出現(xiàn)覆蓋現(xiàn)象；還要對模型進行重面、破面等的檢查；

c、選取模型進行烘焙，烘焙貼圖把實際的燈光刪除，但模型依然具有實體感強烈的光感，烘焙貼圖可以把多張貼圖整理成一張或者多張較大的貼圖，得到的大貼圖攜帶了所有光影信息，如陰影、亮部、暗部等。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明所提供的一種基于VR技術(shù)的虛擬校園系統(tǒng)，使用本發(fā)明構(gòu)建的虛擬校園有著極其重要的意義：

(1)加強了對外宣傳效果：通過建設(shè)虛擬校園，可以高度可視化校園，真實的再現(xiàn)了校園的優(yōu)美場景，反應(yīng)了學校的人文歷史氣息，能讓訪問者遠程瀏覽學校風光和了解相關(guān)信息，體驗身臨其境的感覺，為學校樹立良好的形象，提高學校知名度。

(2)實現(xiàn)了資源的整合：虛擬校園利用計算機技術(shù)，對學校資源進行收集、整理、制作、優(yōu)化和組合，完成了資源的信息化和數(shù)字化。

(3)給學校管理提供良好的決策支持：虛擬校園可以輔助解決學校資源管理、校園規(guī)劃和建筑物設(shè)計中碰到的問題，給學校的各項工作帶提供很多便利，從而提高校園現(xiàn)代化管理水平。

(4)可以搭建各種應(yīng)用平臺：可以把各種數(shù)據(jù)庫、多媒體和網(wǎng)頁嵌入到虛擬校園平臺上，并把相關(guān)系統(tǒng)與虛擬校園集成搭建各種應(yīng)用平臺。例如，為了增進師生間的交流和溝通，可以搭建師生交流平臺。還可以為普通用戶搭建一個平臺，普通用戶通過進入虛擬校園系統(tǒng)，可以比較直觀地了解校園，查詢各種景觀信息；通過使用一些校園虛擬設(shè)施還可與學校進行互動，增進學校與社會的溝通。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)場景示意圖。

圖2是本發(fā)明的碰撞檢測方法示意圖。

圖3是本發(fā)明的三維建模優(yōu)化流程示意圖。

圖4是本發(fā)明的貼圖烘焙方法示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明的核心是提供一種基于VR技術(shù)的虛擬校園系統(tǒng)。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明提供了一種基于VR技術(shù)的虛擬校園系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括如下場景：

運動場模型、環(huán)境模型、建筑模型、其他模型；

其中所述的運動場模型包括籃球場、足球場、健身場；

所述的環(huán)境模型包括樹木、草地、天空；

所述的建筑模型包括宿舍、家屬樓、藝術(shù)樓、圖書館、教學樓、車棚；

所述的其他模型包括道路、路燈；

以上所述場景的對象處理流程包括數(shù)據(jù)采集、三維建模、貼圖烘焙、紋理映射、碰撞檢測、模型導出。

所述的三維建模優(yōu)化方法包括以下步驟：

步驟C1：初始化三維虛擬場景，進入步驟C2；

步驟C2：判斷是否結(jié)構(gòu)優(yōu)化，如果未優(yōu)化，進入步驟C3，否則，進入步驟C4；

步驟C3：進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，進入步驟C4；

步驟C4：判斷是否紋理優(yōu)化，如果未優(yōu)化，進入步驟C5，否則，進入步驟C6；

步驟C5：進行紋理優(yōu)化(簡單分量紋理、紋理格式優(yōu)化、紋理拼接等)，進入步驟C6；

步驟C6：三維虛擬場景構(gòu)建，進入步驟C7；

步驟C7：判斷是否模型優(yōu)化，如果未優(yōu)化，進入步驟C8，否則，進入步驟C9；

步驟C8:進行模型優(yōu)化(可見消隱技術(shù)、紋理映射技術(shù)、實例化技術(shù)、LOD技術(shù)等)，進入步驟C9；

步驟C9：判斷是否場景優(yōu)化，如果未優(yōu)化，進入步驟C11，否則，進入步驟C10；

步驟C10：進行場景優(yōu)化(紋理映射技術(shù)、實例化技術(shù)、LOD技術(shù)、外部引用技術(shù)等)，進入步驟C11；

步驟C11：場景集成。

所述的碰撞檢測方法包括以下步驟：

步驟S1：開始檢測，進入步驟S2：

步驟S2：確定碰撞線段，進入步驟S3；

步驟S3：遍歷下一個物體，進入步驟S4；

步驟S4：遍歷下一個面，進入步驟S5；

步驟S5：計算線段與三角形所在面的關(guān)系，進入步驟S6；

步驟S6：計算線段與三角形所在面是否相交，如果相交，進入步驟S7，否則，進入步驟S10；

步驟S7：計算線段與三角形所在面的交點，進入步驟S8；

步驟S8:判斷交點是否在三角形內(nèi)部，如果交點在三角形內(nèi)部，進入步驟S9，否則，進入步驟S10；

步驟S9：記錄交點坐標，進入步驟S11；

步驟S10:可能的碰撞面是否遍歷完畢，如果已遍歷完畢，進入步驟S11，否則，進入步驟S4；

步驟S11：同區(qū)域的物體是否遍歷完畢，如果已遍歷完畢，進入步驟S12，否則，進入步驟S3；

步驟S12：結(jié)束，如果步驟S9中有記錄坐標，則判定碰撞，否則判定未碰撞。

所述的貼圖烘焙方法包括如下步驟：

a、燈光渲染，烘焙前對場景設(shè)置燈光效果,燈光的類型非常多，系統(tǒng)燈光主要分為“標準”和“光度”兩大類，“標準”燈光包括“目標聚光燈”、“天光”等類型，用戶則可以根據(jù)不同的現(xiàn)實需要來選擇光線類型,這里我們在場景中里創(chuàng)建的是“天光”——模擬自然光，來模擬場景的實際光線；

b、烘焙前的檢查,首先對場景進行渲染，檢查燈光的效果，并進行適當調(diào)整，因為渲染效果會影響烘焙質(zhì)量；其次，對重名模型進行更改，避免烘焙貼圖出現(xiàn)覆蓋現(xiàn)象；還要對模型進行重面、破面等的檢查；

c、選取模型進行烘焙，烘焙貼圖把實際的燈光刪除，但模型依然具有實體感強烈的光感，烘焙貼圖可以把多張貼圖整理成一張或者多張較大的貼圖，得到的大貼圖攜帶了所有光影信息，如陰影、亮部、暗部等。

以上內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明結(jié)構(gòu)所作的舉例和說明，所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。