• / 15
  • 下载费用:5 金币  

龙岩学院虚拟校园实现初步构想.doc

关 键 词:
龙岩 学院 虚拟 校园 实现 初步 构想
资源描述:
龙岩学院资源工程学院毕业论文题 目: 龙岩学院虚拟校园实现初步构想 资源工程学院龙岩学院虚拟校园实现初步构想【摘要】:本文分析了虚拟现实在数字化校园中的应用,通过各类建模软件比较,用 sketchup创建 3维建筑模型,介绍了建设虚拟校园的方法,并且提出了龙岩学院构建虚拟校园的方案和一些关键技术,同时探讨了数字校园的内容,使之服务于学校的管理规划和决策。【关键字】:sketchup 、数字校园、地理信息、虚拟现实、校园 3维目录龙岩学院虚拟校园实现初步构想 ........................................................................................................................01、引言 ..................................................................................................................................................................11.1 虚拟校园建设的国际国内研究发展情况 ..............................................................................................11.2 我校建立虚拟校园的背景 ......................................................................................................................11.3 我校建立虚拟校园的意义 ......................................................................................................................11.3.1 虚拟校园建设在高校招生中的应用 ...................................................................................................11.3.2 校园虚拟系统对高校规划管理中的应用 ..................................................................................22、龙岩学院虚拟校园系统建设方案 ..................................................................................................................22.1 建模软件的比较及选择 ..........................................................................................................................22.2 数据收集 ..................................................................................................................................................22.2.1 建设区域选取 ...............................................................................................................................32.3 三维贴图的获取 ......................................................................................................................................32.3.1 三维贴图的修正 .........................................................................................................................32.3.2 建模 ............................................................................................................................................52.3.3 系统流程 ......................................................................................................................................72.3.4 学院虚拟校园建设的必要模块 ...................................................................................................83、虚拟校园发展趋势 ..........................................................................................................................................94、结束语 ..............................................................................................................................................................9致谢 ........................................................................................................................................................................911、引言虚拟现实技术(Virtual reality)是一门新兴技术,虚拟校园是其在数字化校园中的具体应用。近年来,我国的高校数字化建设不断提高,很多高校都十分重视数字化校园的建设。并且国内一些重点院校已经积极投入到了这一领域的研究工作 [1]。 1.1 课题研究背景龙岩学院是 2004年 5月份才建立的本科大学,是一所市属高等院校,并且在 2005年在东肖镇建立了新校区,是闽西唯一一所本科院校,随着高等教育管理体制的改革,一种多所高校合并重组的方式成为了我校未来的发展方向。学校的地理位置因素的限制也决定了学校的发展,我校是多所专科院校学校进行合并重组的一校多校区模式的本科院校。这种模式给校园规划及日常管理工作带来了困难,高等教育的快速发展也使得校园规模不断扩大,基建任务十分繁重,迫切需要校园规划管理手段的现代化。而计算机网络技术、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 [6]。基于此背景,本文提出了建设虚拟校园的构想。1.2 国内外研究背景虚拟现实技术有着诱人的发展前景,在高等院校中得到了广泛的应用,掀起了建设虚拟校园的热潮。世界各国特别是发达国家进行了广泛的研究。发展较快的主要是美国和日本。美国是虚拟现实技术的发源地。美国在虚拟现实研究技术的水平基本上就代表国际 VR 发展的水平。目前,美国大学校园的信息化建设已经涉及图书馆网管、学校管理工作、教学活动、科研活动、学生日常生活的各个方面,并且已经取得举世瞩目的成绩。美国大学“虚拟校园”的大门已经向世界敞开 [2]。在当前实用虚拟现实技术的研究与开发中,日本是居于领先地位的国家之一,主要致力于建立大规模 VR知识库的研究。日本电信与京都大学、Stanford 大学合作致力开发网上虚拟京都,发布城市信息,为社会服务 [3]。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、国家科学基金委、国家高技术研究计划等都把 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 [4]。香港理工大学、香港中文大学也完成了虚拟校园的部分功能;我国重点院校如北大、成都理工大学等都开展了虚拟校园的建设工作;国内其它许多大学也正在努力进行自己的虚拟校园建设;浙江大学在国家 863 成果展上展出了他们的虚拟校园,清华大学、南京大学等等也纷纷投入到校园网及校园的可视化建设中 [5]。1.3 课题研究的意义目前我校还没有利用这新兴的技术来进行虚拟校园的建设,而建立在虚拟地理环境下的数字化校园对于各个高校的发展都具有重要意义。1.3.1 虚拟校园建设在高校招生中的应用我国学生规模也在不断扩大,出现了很多新生的高校。我国拥有十分庞大的高校数量,随着我国对教育重视程度不断提高,国民对于大学质量也越来越重视。面对庞大的高校数字,我校要从中脱颖而出,就要利用数字化校园来对学校进行宣传。这对于我们刚刚发展的学校而言,一个展示的平台就显得十分重要。通过校虚拟校园来展现学校的美丽风光,将学校的自然景观和人文景观,包括学校的信息资源等,在数字化的平台上直观、形象、生动的呈现在人们面前,这样不但可以帮助用户从各个方位了解学校的整体情况,而且还能与用户实现动态交互,让用户有身临其境的感觉,而不仅仅是根据几张平面照片。我国高校数量很大,质量参差不齐,学生除了听说比较有名的高校之外,其他非名学校了解少之又少,在各个校园网上,学校夸大自己校园而让学生眼花缭乱,无法做出重要判断和选择,虚拟校园系统可以很好地帮助这些学生,不仅从校园景观环境上为他们提供参考,更重要的是通过虚拟校园中的信息资源能让学生了解学校的软件设施。这样就能为面临选择的学生有更好的对2比参照。1.3.2 校园虚拟系统对高校规划管理中的应用对学校进行系统建模,生成相应的虚拟平台,即虚拟校园系统。在对校园的规划管理方面,有着非常重要的作用。利用虚拟校园,可以考察校园现状环境存在的问题。比如,将拟建设的建筑物或者园林设施的虚拟模型放在要建设的虚拟环境中,观察是否合理,与周围环境是否协调。或者要拆除某建筑,也可先通过虚拟环境中移去,分析拆除后对环境的影响。规划设计者等可以在真正实施规划方案之前对校园进行合理的规划,这样不仅可以是使规划方案便于修改,准确判断,操作性强。发布新的校园规划,用户还可以在校园电子地图或三维环境中查询、检索校园信息。也能让学校其他部门、教职员工、学生直接参通过虚拟校园平台,对校园规划提出建议,参与校园划建设,更好的了解学校的发展建设,虚拟校园的直观性能很好地帮助合理规划校园建设。基于以上两个原因,我校的虚拟校园建设势在必行。本课题结合我校的现实状况,提出了建设虚拟校园的想法,并且提出了我校虚拟校园的建设的初步方案和构件流程。用 sketchup建模软件,分析了建模的步骤。并且进一步通过提出数字校园的几大模块,探讨了建设虚拟地理信息基础的数字校园第一步骤。2、龙岩学院虚拟校园系统建设方案 2.1 建模软件的比较及选择三维模型是虚拟校园建设的重要部分, 但是三维模型却存在数据获取周期长,数量大,模型复杂的问题,所以一种快速建模,模型数据量小,获取周期短的建模软件的选择是关键。这里,我们把几种常见的软件进行对比后发现 sketchup 是比较合适的,他的模型数据量小,不仅仅是整体,在细节上也能很好地表现现实。(见表 2-1 )而且 sketchup 还有简单易学,建模效率高,获取周期短,并且能直接在表面进行材质赋予,贴图等直接得出三维模型。而且 sketchup 还可以和其他三维数据行进转换,所以,本文利用 sketchup 对校园建模。 表 2-1.各种建模平台关键因素的具体比较 [7]Tab. 1-1 Comparison of key factors between Modeling platforms对比因子/建模软件 StecthUp 3DMAX MutiGenCreator AutoCAD模型通用性 好 好 一般 差模型精细度 好 很好 一般 差软件操作性 简单 复杂 简单 一般模型数据量 较小 庞大 较小 一般建模周期 快速 较长 快速 一般基于对各类建模软件的关键性能比较,可以看出,SketchUp 在模型精细表达和数据量上能达到一个较好平衡, 不仅能在整体和细节上很好地表达现实, 模型数据量又相对较小。所以选择 SketchUp 作为三维建模软件。2.2 数据收集在数据收集过程中,应根据建设过程中对于建筑、环境等场景的要求不同,选择不同分辨率和精确度的数据和图片。内容包括:1) 原始资料:向学校相关部门或本专业老师提取校园 CAD 图纸,如果有遥感影像图会更为精确,其中包含地形图文件、CAD 底图、建筑单体等。2) 贴图资料 :贴图材质的来源主要是数码相机的拍摄,由于天气和其他方面的影响旺旺获取的相片不能直接取用,就要用相关图片处理软件进行处理后备用。贴图内容包括建筑物,道路,树木、草地、水面等。32.2.1 建设区域选取龙岩学院依山伴水,学校环境优雅,融合了现代气息和本地特色,景色秀丽,校内建筑风格独特。其学习氛围,校园文化影响学校里的每一位同学。我校前不久顺利通过本科院校的评估工作,他作为闽西唯一一所本科院校将成为一个典范,吸引着更多的人来访问,参观。我们选取我校东肖校区为建立虚拟校园的区域(图 2-2)。本文只用部分建筑为例,探讨虚拟校园建模的方法。图 2-2 龙岩学院地形图2.3 三维贴图的获取选定好建模区域后就要进行贴图数据的收集和修正工作了。获取贴图图片的途径主要有 4种,即使用已有的图像库、使用扫描仪、绘画贴图材质和数码相机拍摄。对于设计制作贴图材质的人员来讲,使用数码相机可以方便地获取任何可以看到的景象来制作数字化图片,由于可以从屏幕中即时看到所拍摄的图片,方便进行取舍,并且可以直接放置到计算机中,所以它有利于大量地制作贴图材质,为设计材质提供了很大的方便 [8]。2.3.1 三维贴图的修正本研究的贴图材质主要来源于数码拍摄所获得的图片。然而,受拍照时的天气及周围环境的影响,以及拍摄角度限制、行人或停泊车辆的掺杂等因素影响,拍出的照片通常不能直接使用,需要在光亮度、色调上作出调校。 [9]。(1)照片去杂景处理 当照片中有我们不需要的景物时,要进行去杂景处理。在具体去除杂景处理时,可借助 Photoshop软件平台,通常采用选区拷贝方法和“仿制图章工具”方法等,获得所需的图片(图 2-3为去除杂景处理图)。修改前修改 后图 2-3.修改前后4(2)调整色调受拍摄数码照片的时间、角度、光线等因素影响,很难保证每张照片都能保持有一致的色调。为了使在同一建筑物的一组贴图能够保证相一致的色调,因此需要用 Photoshop 对图片在亮度、对比度、色彩平衡等方面进行调校。通常使用到的是“亮度/对比度”与“色彩平衡”对话框命令(图 2-4为调整色调前后对比图)。图 2-4 修改前后(3)拉伸变形处理在拍摄高大的建筑物时,会由于拍摄位置的限制(例如远距离拍摄时会受附近其他建筑或高大树木的影响) ,便只能得到由透视角度成像的照片,这样的照片就不能够直接用来制作贴图,而需要进行变形处理,将其调整为正视的角度。在 Photoshop中,使用“编辑→变形→自由变换”命令对需拉伸变形的图片进行处理 [10](图 2-5为拉伸变形前后对比图)。修改前 修改 后图 2-5 修改前后(4)创建贴图一般地说,很多素材图片可以通过数码相拍摄来获得,但有些场景所需的图片,并不能码相机拍摄就能很好地解决。制作湖水图片时创建的湖水贴图使在再好的天色环境下,对湖水直接拍摄得到图片常常也未能尽如人意,因此可以借助于创建贴图的方式生成湖水图片 [9]。在 Photoshop中主要使用到的就是“画笔工具”和“波纹”滤镜(“滤镜→扭曲→波纹”) ,应用这两个命令及配以很好的颜色,便易地创建出湖水波纹的图片(图 2-6为创建湖水波纹图片)。图 2-6 水波纹52.3.2 建模本文以龙岩学院部分建筑为例,介绍建模大致过程,并探讨了其中的关键处理技术。首先,在sketchup 中导入龙岩学院部分建筑的 CAD 图像作为底图,本文采用学院 4 组团为例子(图 2-7、2-8学院 cad 图、照片)。然后在软件里用每层 3 米估计值来对楼层进行建模,利用软件的功能,在软件里用拉伸,辅助线 移动等命令,用在实地考察拍摄采集的照片对照,创建出建筑物的简单 3 维模型。图 2-7.学院四组团图 2-8.学院四组团数码相机照片由于 cad 图的图层和高度等信息所以再导入之前要在 cad 软件中首先要把 cad 图进行清理,将底图进行修改。把龙岩学院的 cad 图用 cad 打开后,复制所要建设的区域,新建空白的 cad 黏贴,选定一个基点,在命令框中输入 z 显示图像。全选要建模的图形,将所有图层归并到 0 层(图 2-9)。输入命令:purte 清理图层,在弹出的对话框中选择清理全部,此时图层清理完成。把清理后的 cad 图导入sketchup 中进行下一步的建模工作。6图 2-9 归并图层首先打开 sketchup 软件(图 2-10),选择软件模版,这里选择米作为模版单位,导入要建模的cad 图(图 2-11)图 2-10 Sketchup操作界面7图 2-11 Sketchup中导入 cad 图图 2-12.Sketchup中建立 4组团三维模型把采集的照片利用 PHTOSHOP 图像处理软件,对其进行拉伸扭曲模糊变形等处理(图 2-12 初步模型),使得到符合需要的贴图材料最后在 sketchup 中把处理好的纹理图片进行贴图,这样就能产生具有真实几何感的几何模型。对于其他的小品设施,可以从 google earth 中获得模型增加真实感(图2-13贴图后的模型)。图 2-13贴图后的四组团 2.3.3 系统流程利用 setchup 软件创建 3维模型,把纹理图片贴在表面上,以产生真实感的场景,然后将 3 维模型与 arcgis 集成,利用 arcglobe 软件建立虚拟校园场景,最后利用 arcgis server 发布虚拟校园模型服务,用户可以通过 arcgis explore 浏览虚拟校园的风光,和查询各种信息 [11]。(表 2-1)。
展开阅读全文
1
  金牌文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:龙岩学院虚拟校园实现初步构想.doc
链接地址:http://www.gold-doc.com/p-256486.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2014-2018 金牌文库网站版权所有
经营许可证编号:浙ICP备15046084号-3
收起
展开