青岛农业大学局部校园漫游系统毕业论文(编辑修改稿)

青岛农业大学局部校园漫游系统毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

青岛农业大学建校以来，不断发展壮大，如今，为响应国家和政府的号 召，已把校园信息化建设作为重中之重。 学校目前已具备比较完善的网站，可以实现成绩录入、信息查询、公告发布、资料下载等功能，但对学校的展示还只停留在文 字和图片上，学校领导和校规划处对校园的规划建设只基于二维平面 图。 虚拟校园系统应做到对整体校容校貌的三维空间展示，但是因为青岛农业大学占地面积巨大，植被种类众多，建筑物 复杂多样，因此，本系统主要实现青岛农业大学局部场景的建模和漫游。 1. 实现从虹子广场到信息楼之间主要建筑的三维模型建立，包括主楼、化学楼和信息楼，尽量做到逼真且占用内存小。 2. 实现对搭建场景的不同路径自动漫游，系统分两条自动漫游路径，是依据主要道路而事先设置好的。 3. 实现 系统中虚拟场景的 碰撞检测，避免人物穿 树而过 或者 穿 墙而入。 使人物可以顺利过桥和攀爬台阶。 4. 实现手动漫游，用户按照自己的意愿在系统中随意漫游，观赏校园建筑和景观。 5. 实现自动漫游，开发者事先选取主要道路，设定为主要游览路径，使用户不必自己操作就可以游览校园。 6. 实现飞行漫游，使用户可以高空 俯瞰以实现虚拟化的青岛农业大学场景，了解建筑物布局。 7. 场景和模型的优化，通过各种优化技术，使模型能耗小，漫 游通畅，给用户身临其境的感受。 8. 系统发布为网页版，使用户通过网络访问该系统，而不必下载安装客户端。 青岛农业大学局部校园漫游系统的研究与开发 5 虚拟场景总体设计 本系统总体场景布局如图 21。 在本系统的 虚拟 场景中 包含 了许多的 模型，本系统根据不同模型 所具有 的特点采用了不同的建模方式。 模型的创建主要通过 3DMAX，而场景的搭建主要在Unity3D 中完成。 天空、地面和河流引用 Unity3D 中自带的包，树木主要采用十字建模技术，草地则采用贴图代替，以提高渲染速度。 应 注意问题： 1. 养成良好的命名习惯。 由于模型在使用过程中可能进行多次修改，所以在创建过程中应注意给创建物体重命名，选 择简单而容易识别的名称，做好做到见名知意，方便自己以后修改使用。 给物体赋予材质时，材质球的命名应参照物体命名，方便识别和修改。 所有命名尽量使用英文加数字， Unity3D 不识别中文。 2. 分清主次。 在不影响 系统整体 外观的前提下， 完全 可以忽略 哪些 繁琐的细节。 有些建筑物的细节结构复杂，分段数多，且漫游时可能被植物遮主 楼 青岛农业大学虚拟校园 建筑物 植被 环境 其它 信 息 楼 化 学 楼 树 木 花 草 天 空 地 面 道 路 河 流 图 21系统的 总体设计图 青岛农业大学局部校园漫游系统的研究与开发 6 挡，这样的细节可以忽略，或者用纹理贴图代替，以提高渲染速度。 3. 及时使用成组命令。 对一个物体不同部位的编辑完成后，或者不同模型之间的位置摆放就位后，注意使用成组命令将其组合，以防在以后的工作过程中不小心将其移动错位。 将 模型从 3DMAX 导入 到 Unity3D 集成开发 环境 的过程中，应注意以下 几个问题： 1. 模型的 导入格式应设为 .fbx， 目的是为了 方便 Unity3D 的 识别。 2. 导入单位设置。 Unity 中的 1 个 单位是 fbx 文件中的 1 个 单位的 100 倍 ，Unity 以米为基本单位，所以， 3DMAX 中模型的单位要设为厘米。 这样导入后，才能保证物体尺寸不变。 3. 3DMAX 中 Z 轴为向上轴，而在 Unity3D 中， Y 轴为向上轴，因此在到处设置中，注意设置 Y 轴为向上轴。 系统实现流程 首先是理论知识准备。 通过阅读大量虚拟校园和虚拟现实方面的文章，对于虚拟校园的发展背景、研究现状及主要应用技术进行初步了解。 其次是需求分析，确定系统应该实现的功能、实现虚拟化的区域以及采用的编程语言和开发工具。 然后进行地理信息数据的采集。 地面道路及楼体的长宽可以通过校园规划平面图获得，但是由于缺乏青岛农业大学建筑物的建造图纸，只能通过拍照，采集照片，然后选取参照物，通过软件测算出其三维尺寸。 对于地面的植被树木， 趁春夏季节生长茂盛时采景，为了后期处理图片方便，图片应尽量少重合、无杂质、背景简单。 第 四 ，开始主要建筑物的建模，本系统主要是主楼、化学楼和信息楼。 采用开发工具主要为 3DMAX 和 Photoshop，模型的建立严格参照测得的数据，部分材质参数的设置参照 图 22 标准。 青岛农业大学局部校园漫游系统的研究与开发 7 图 22 3DMAX物体材质参数设置标准 第五， 系统中 其它 物体 的建模。 本系统中的所有道路奠定了场景搭建的基础，是整体场景的骨架。 桥梁的建设忽略了细节，主要通过圆柱体和正方体拼接而成。 树木部分采用了 3DMAX 自带的模型，部分十字交叉建模。 第六，模型的导入与场景的搭建。 Unity3D 自带 Terrain 地形编辑，可以方便地创建不同的地形。 第七，碰撞检测的添加 和 漫游的制作。 手动漫游通过第一人称控制器实现，指定路线漫游则借助了时下比较流行的 itween 插件实现。 最后，发布为网页版， 使 用户通过浏览器就可以访问本系统。 系统实现环境和开发工具的选择 建模工具的分析与选择 目前，比较流行的建模软件有 Sketch Up、 AutoCAD、 MAYA、 3DMax 等。 Sketch Up 的长处是在设计的时候提供最快的立体效果，它的建模精度不如3DMAX 高，只是辅助设计的软件，而 MAYA 只有在材质表现和角色动画上，效果优于 3DMax，在影视特效上也略高于 3DMax[4]。 AutoCAD 是一款被广泛应青岛农业大学局部校园漫游系统的研究与开发 8 用于平面绘制的软件，也有人看重它在平面基础上建模的优势，从而把它作为建模软件，但它的缺点是可视性较差，这也是它没有在建模领域占领主流地位的原因之一。 3DMAX 支持大量插件，在动画的处理方面独具优势， 建模功能强大 ，支持多种导出格式， 此外 3DMAX 因操作简单，与其他相关软件的配合度也很高 [5]。 在界面设计方面， 3DMAX 采用三视图与透视图相结合的方式，不 但直观，还达到精确建模的目的，收好了用户的广泛认可。 目前 ， 3DMAX 的优势 已经在辅助教学 、 广告、影视等 多个 领域 得到认可 ，是一种功能强大 的三维建模 工具 [6]。 综上所述， 3DMAX 以其界面友好、功能强大、拓展性好、操作简单、容易上手等优点赢得了广大用户的青睐，本系统也采用 3DMAX 为建模工具。 集成环境的分析与选择 目前，实现虚拟漫游的主要集成环境有 OpenGL、 VRML、 Unity3D 等 ， 其中， OpenGL 集成了大量的纹理影像、渲染、特殊效果和可视化函数，能够生成逼真的三维场景 [7]， 但是，它的 包装性比较差，代码的编写非常繁琐，不容易掌握。 VRML 独立于计算机平台的建模语言，由于其低宽带运行的特点，在网络多用户交互等方面独具优势 [8]。 但是 VRML 的语言功能目前还不是很强，特别是在碰撞检测的代码编写方面需花大量时间处理。 Unity3D 的主要应用领域是游戏开发制作，兼容性各种操作系统，支持 C、 JavaScript、 Python 等多种脚本语言 [9]，开发环境比较直观，其自带丰富的资源包和脚本也给用户提供了方便，由于其简单易学，容易上手，已受到很多用户的青睐，具有良好的发展前景。 青岛农业大学局部校园漫游系统的研究与开发 9 3 三维场景的构建与优化 资料的收集与整理 本系统以青岛农业大学实景为蓝本，虚拟系统最主要的任务就是给人身临其境的感受，而资料的采集直接影响到场景的搭建和展现给用户的视觉效果，是不可忽略的关键环节。 资料又分为两类，一类是数据资料，主要包括道路、树木和楼体的三维数据；另一类是图像资料，主要是物体的贴图，这类资料的收集主要有两个途径，一是相机拍摄，然后图片处理；二是网络下载，随着建模技术的成熟，网络上的贴图库也越来。