虚拟现实漫游系统的研究和实现方法研究

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摘 要：虚拟现实技术作为一门新兴学科被广泛的运用于各个领域，在社会上产生了深远影响。基于虚拟现实技术生成的漫游系统是虚拟技术的一个重要分支，贝广泛的运用于游戏、旅游、建筑、航天、医学、建筑等多个领域并迅速发展。文章将简要分析虚拟漫游系统的实现方法，帮助虚拟漫游系统的开发和技术推广。

关键词：虚拟现实技术；漫游系统；实现；建模；图像

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）08-0031-01

1 虚拟现实技术和虚拟漫游系统

虚拟现实技术（VR）兴起于20世界60年代，是计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及传感技术的基础学科的交叉发展基础上形成的新兴技术，是指利用计算的生成的一种模拟现实的特殊环境，拥护通过各种特殊装置将自身“投射”到虚拟环境之中，并沉浸其中，实现对环境的控制、操作等直接交互的技术。虚拟现实技术具有沉浸性、交互性和想象性，任何一个虚拟现实系统都可以用3I来表示。

虚拟漫游系统是虚拟现实技术上发展起来的一个分支。虚拟漫游系统是一个包含了逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，是一个假想空间或实时仿真空间。虚拟漫游系统的用户通过辅助装置和设备沉浸入该虚拟环境中漫游，实现任意角度的对虚拟环境中虚拟对象的观察，具有身临其境之感。虚拟漫游系统被广泛的运用于军事、娱乐、医学、制造业、地理信息系统搭建等诸多领域。如图1、2所示。

2 虚拟漫游系统的实现方法

拟现实漫游系统的实现方法主要有三种，文章将一一作简要分析。

2.1 利用几何模型建立的虚拟漫游系统

利用几何模型建立的虚拟漫游系统是最常见的，它以计算机图形学的基本绘制原理作为基础，将要模拟的场景从三维上进行数字化抽象、构造出虚拟的三围景观模型结构，包括其中的建筑物、自然物、自然场景等，并按照场景显示的需求将三围景观模型的材质的相关信息进行设定，为虚拟环境建立光照模型，使感官效果接近真实。最后，设定绘制虚拟场景所需的控制参数集合，利用交互控制器将观察者的位置信息提取出来，输出时，设备上设定的光照参数等可以实现实时渲染绘制反应的视景画面在，整个场景的漫游就实现了。例如，利用建模建立的虚拟漫游系统在房产宣传展示中得到了良好运用。其简要建模过程为：利用3DMAX软件导入小区实际平面规划图和房产户型图，从典型建筑开始，利用设计图和相关参数建立模型，再进行优化。建立的房产的虚拟模型应包含两个部分：房产外部景观虚拟场景（楼群、道路、琥珀、草地、树木、花坛、路灯等）、室内虚拟场景（客厅、我是、厨房、卫生间、书房及其他功能区内的主要家具家电等）建模完成后，对系统进行优化，比如利用删除多余面片、视域分割剔除、减少长条模型等方法使场景简单、清晰。室内漫游时，采用多个分割平面把多个房间隔开，构造房间，使漫游时能有效的观察房间的场景、门口、窗户等。完成了三维建模后的数据模型，将其转换到漫游引擎，控制光源，使场景随观察者的视点的转移进行变换，具有交互性和真实感的房产漫游系统就形成了。

2.2 基于图像建立的虚拟漫游系统

基于图像建立的虚拟漫游是近年发展较为迅速的虚拟漫游实现方式。主要方法是对真实模型的离散或连续的图片、视频数据用外部设备进行采集，将采集到的数据作为虚拟场景构建的原始数据，采用图像系统对这些原始数据进行优化和整理，生成逼真的场景的平面全景图，然后建立相应的空间模型，将多幅的全境图在空间模型中重新组织形成虚拟的实景空间，自此，能够全方位进行场景漫游的虚拟漫游系统就形成了。

基于图像建立的虚拟漫游系统无需建模，能够通过图像软件生成高质量的图像环境反应真实场景，简单、快速、逼真，便于实物虚拟。基于图像建立的虚拟漫游系统的基础是要获得真实场景的实景图片，如果实景不存在，虚拟场景构造就无法实现，也因此，对先进的照相、摄影装备、图像存储空间等要求较高。另外，这种漫游系统的实现方法是通过真实场景的二维图像实现的，所以漫游系统和用户之间的交互性不强。

2.3 通过图形和图像技术混合实现的虚拟漫游

随着虚拟技术和漫游技术的发展，将几何模型的漫游技术与基于图像的漫游技术结合起来的混合技术，能够得到更佳漫游效果。这种混合技术主要是将须弥漫游系统根据构建环节的具体情况来采用适宜的漫游技术。系统的总体的全景视觉效果由基于图像的漫游技术来构建，形成逼真的虚拟场景，减少工作量，提高工作效率，在处理的复杂的场景和二维图像不能真实反映实景的虚拟场景构建时采用几何建模的方法来构建，增强虚拟系统的交互性。混合技术具有极大优点，是未来虚拟漫游系统实现方式的主要方向，但就目前的技术水平而言，运用水平还比较低，比如几何建模虚拟的漫游场景和虚拟光源投射下的实景中实体的方向、亮度、阴影等方面的匹配、交互时的无缝对接、虚拟漫游系统中多组连续图像的拼合、组织、编码形成三维场景的技术等的水平还有很大的提升空间。总体来看，通过图形和图像技术混合实现的虚拟漫游并不是混合建模技术，离混合建模技术的还有很大差距。

3 结语

虚拟漫游系统的开发是虚拟技术研究和开发的一个分支，得益于虚拟技术的和其他新兴科学技术的发展，虚拟漫游系统被广泛运用于现实生活的各个领域，促进了社会生产和生活的发展。文章浅要分析了虚拟技术和虚拟漫游技术以及虚拟漫游技术实现的三种方式，对促进虚拟漫游技术的宣传和推广具有一定作用，文章具有一定社会意义。

参考文献

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