基于三维扫描的古庙虚拟漫游系统的设计与实现大学毕设论文.docx

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基于三维扫描的古庙虚拟漫游系统的设计与实现大学毕设论文

湖北民族学院

毕业论文（设计）

基于三维扫描的古庙虚拟漫游系统的设计与实现

学生姓名：

马忠元学号：

031241422

系别：

信息工程专业：

数字媒体

指导教师：

胡涛评阅教师：

胡涛

论文答辩日期

答辩委员会主席

独创性声明

本人声明所呈交的论文（设计）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者签名：

 日期：

    年  月  日

学位论文（设计）版权使用授权书

本论文（设计）作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：

学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。

本人授权湖北民族学院可以将本论文（设计）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文（设计）。

保密□，在_____年解密后适用本授权书。

不保密□。

（请在以上方框内打“√”）

 学位论文作者签名：

                  指导教师签名：

日期：

    年  月  日              日期：

    年  月    日

摘要

随着互联网的飞速发展，VR技术作为互联网的衍生产业也跟着飞速发展，基于三维扫描的地区虚拟漫游系统所需要解决的问题突出表现为地区模型的构建与交互特性的实现。

本文以古庙为特征建筑，设计研究虚拟漫游系统的设计与实现，从构建模型等基本问题入手，利用FARO等高科技仪器实现地区模型构建的简单化，着重研究讨论虚拟现实之间的交互性，在解决了基本模型构建后，需进一步解决模型贴图的问题，主要利用MAYA，3dMax等三维处理软件对已经做好的模型进行进一步的优化，使其更加逼真。

在模型整体基本完成之后，通过对JAVA，C#等主要研究语言在Unity3D中的学习，了解，利用，实现地区模型与现实社会之间的交互，完成整个课题的研究讨论。

整个课题以FARO等先进设备为基础，以MAYA，3dMax以及Unity3D等应用软件为方法，以VR整体思路为框架，实现了地区实质性的三维地形地貌与虚拟的三维模型之间的完美交互，其实际意义在于向任何有条件链接到互联网的用户提供某一个地区的实际地形地貌及其特征，实现真正意义上的零距离接触。

实际应用表明，这项研究是与时俱进并且具有实际可操作性的。

关键词：

VR技术，Unity3d，三维处理软件，虚拟漫游

Abstract

WiththerapiddevelopmentoftheInternet,VRtechnologyastheInternetisalsofollowedbytherapiddevelopmentofthederivative,Theproblemsthatneedtobesolvedintheareaofvirtualroamingsystembasedon3Dscanningarehighlightedastheconstructionoftheregionalmodelandtherealizationoftheinteractivecharacteristics.Thetemplearchitecturalfeatures,designandRealizationofthedesignandresearchofvirtualroamingsystem,startingfromtheconstructionofthefundamentalproblemofmodel,areamodelofsimpleimplementationusingFaroandotherhigh-techinstruments,focusingondiscussionoftheinteractionbetweenvirtualreality,insolvingthebasicmodel,thatneedtobesolvedfurthermodelmapping,ThemainuseofMAYA,3dMaxandotherthree-dimensionalprocessingsoftwareforfurtheroptimizationofthemodelhasbeendonetomakeitmorerealistic.Afterthebasiccompletionofthewholemodelbytheunity3DofJava,C#mainresearchonlanguagelearning,understanding,wereutilizedtoachievetheinteractionbetweentherealworldandthemodelarea,completethetopicofresearchanddiscussion.ThesubjectisbasedontheFaroandotheradvancedequipment,toMaya,3dmaxandunity3DapplicationsoftwaremethodtoVRoveralltrainofthoughtasframeworktoachievetheperfectinteractionbetweenareasofsubstanceofthethree-dimensionaltopographyandvirtual3Dmodel,itspracticalsignificanceliesintoanyconditionlinkedtoInternetuserstoprovideacertainareaoftheactualtopographyanditscharacteristics,therealizationofthetruemeaningofzerodistancecontact.Thepracticalapplicationshowsthattheresearchiswiththetimesandhaspracticaloperability.

Keywords：

VRTechnology,Unity3d,Three-dimensionalprocessingsoftware,virtualroaming

1.绪论

本章系统阐述漫游系统的研究背景，研究目的和国内外的研究概况，明确的指出虚拟现实技术所面临的问题。

课题背景及来源

基于三维扫描的古庙漫游系统是以真实古庙为基础，全景图为要求，实现以漫游为目的的一项课题研究。

所谓全景，简单的说是把相机环三百六十度拍摄的一组或者多组拼接成的一个全景图像，是一种新兴的的富媒体技术。

虚拟漫游是虚拟现实这一大课题中的一门重要分支，也可以说是实现虚拟现实的最基本的展示。

漫游所要实现的某个真实存在的个体与以计算机为载体的，以真实世界为基础的虚拟场景或者图片的交互。

研究这一课题，是以古庙作为地区特征代表来开展的，整个课题的设计研究都是基于这样一个地区特征代表来实现的。

随着数字科技的快速发展，三维扫描，三维建模，漫游系统等技术也是发展迅速，三维扫描这一项新兴的技术不仅仅可以将现实世界的地理面貌记录下来，而且还可以将建筑群体或者其它特征建筑的三维坐标实现系统化，从而将现实世界中的某一个部分甚至每一个部分都在计算机软件中以漫游的方式展示出来。

三维建模的发展也不仅仅只是应用于数字文化行业，更多的应用于矿业，建筑业，文化保护以及虚拟现实技术中。

三维扫描技术也是日新月异，不仅仅可以将目标区域的全景图片拍摄下来，同时还能扫描出彩色的三维点云，这样新兴的技术为数据建模工作的开展节约了很多成本。

漫游系统的研究与实现，不仅仅能够促进虚拟现实技术的发展，更多的是这样一项技术可以在诸多领域中发挥至关重要的作用，比如某一家公司向外界展示其硬件实力可以用到漫游系统技术，学校向外界展示校园风采可以用到漫游系统技术，旅游景区向外界展示风景秀丽可以用到虚拟现实技术等等。

课题研究的目的和意义

设计研究实现古庙漫游系统，目的在于以此来了解漫游系统的实现过程，熟练掌握漫游系统的制作过程和制作关键，了解整个过程相关软件的应用和技巧，提高自身的文化素质，把虚拟现实技术以漫游的方式表示出来，为虚拟现实技术的发展贡献一点儿微薄之力。

以古庙为特征建筑进行虚拟漫游系统研究，设计并实现古庙漫游系统，努力让自己能够熟练处理在制作过程中遇到的困难，这样的一个过程本身就是一个有意义并且自我提高的一个过程，从小的方面讲，设计研究实现古庙漫游系统这样一个课题能够提高自我，充实自我，走进科技。

从更大方面讲，漫游系统的实现，不仅仅能够让某一个地区的地形地貌展现在制作人的眼中，它可以向外界展示地区文化特色，建筑风格，人文景观，自然景观等等。

比如说学校，随着科技的越发发展，每一学校的科技文化都会逐步的提高，而学校漫游系统则是展示学校特色文化，树立学校良好形象的最好途径之一，绝大多数学校都会选择以科技文化来展示学校的硬实力和软实力，以此来提高学校的知名度。

当然，应用不仅仅局限于学校，更多的单位和集团在需要展示本身的文化和实力的时候，都会以科技为前提，以务实为基础，以创新为目标来选择更好的途径，无疑漫游系统的研究则是单位和集团的不二选择。

从更大的方面讲，这一课题的研究与实现，能够为虚拟现实技术或者说虚拟现实这一科学领域做出一点点贡献。

古庙漫游系统本身的价值即是服务于所有需要展示的单位，集团或者现实世界存在的任何一个坐标，从而表现出目标想要表现的东西。

当然，三维漫游系统的研究实现还存在很多问题，第一，当场景太大的时候，数据采集或者说手动建立模型，这样虽然能够保证漫游质量，但是需要消耗巨大的人力物力；相反，若采集数据利用全部利用机器做的话，就不能够保证三维漫游的质量，而且对于高科技的依赖性非常强。

第二，三维场景漫游虽然能够成功在网页或者客户端运行漫游，但是其中很多功能还不能够很好的实现。

国内外概况

目前,许多的国外大学及科研机构都在从事虚拟场景漫游的研究。

其中美国加州大学北卡分校及伯克利分校在这方面走在世界前沿,他们都拥有世界一流的漫游技术研究室,研究室里配有许多虚拟现实技术的设备,包括功能强大的图形工作站、高分辨率图形显示器、各种类型的头盔显示器（MHD）、数据手套、步行器等。

加州大学北卡分校的漫游技术研究室把建筑漫游作为自己的主要研究方向,到目前为止,他们完成的实时漫游大型建筑己达十个以上,其中至少有三项是在建筑施工前进行的事前仿真,让用户和设计者在工程开始之前,就可以对整个设计做出评估并反复修正设计方案[1]。

1977年,北卡分校实现了由13000000个三角形构造的一个电厂模型的实时交互漫游,他们采用的纹理盒消除模型、细节层次模型、可见区预计算等算法大大提高了场景渲染的效率。

1996年,加州伯克利分校在SGI工作站也实现了本校新楼SODAHALL的实时漫游。

SODAHALL模型由1418807个多边形构成,占据21