面向组件的虚拟现实旅游服务平台技术构建与方法研究技术报告.docx

1、面向组件的虚拟现实旅游服务平台技术构建与方法研究技术报告面向组件的虚拟现实旅游服务平台技术构建与方法研究技术报告1概述本项目旨在通过分析提取虚拟现实技术、电子商务技术与Web3D技术在现代旅游服务应用中的共性，并从软件组件理论与方法、业务平台技术以及软件复用管理的角度，在互联网环境里构建以这些最新技术为支撑的一套基于PC的集服务式与体验式为一体的高技术含量的新型旅游综合服务平台(以下简称平台)。本课题在启动后，积极开展一系列研究工作。为了更好地完成项目要求，体验平台体旅游体验和电子商务融合的特点，以四川师范大学可视化计算与虚拟现实四川省重点实验室、教育科学学院、历史文化与旅游学院为项目承担单位

2、、以省重点实验室为主，成立了研究队伍，研究队伍由黄萍负责、领导全面工作，研究队伍的主要参与人员有教师4人，其中博士1人，整个研发期间有5名硕士研究生参与研究工作。项目组研发了集虚拟旅游体验和电子商务一体的实用新型网络平台，并以成都大邑花水湾小镇景区为例，完善了平台的内容。通过全面的测试可在当前网络带宽条件下达到课题的预期技术指标和水平，初步建立了一个有实际应用价值的系统。用户可在该系统上进行扩充，完善更多的体验式旅游信息，以期实现整个平台的延伸。2 研究内容体验式旅游综合服务平台是我们提出的一个创新概念。体验的本质含义是旅游实景在互联网上的三维数字景观的重建，并利用虚拟现实技术实现人机交互，制

3、造一个互动场景，给受众带来身临其景的感受;服务在这里是基于旅游电子商务的提出，以电子商务的技术手段向旅游业内的从业者，向客户提供一个通过互联网延伸的便捷、高效的信息服务、商务交易、管理运作以及宣传营销一体化的公共平台。平台在Internet上架建基于实景的全貌到局部，公众通过网络浏览器，任意角度观测景区环境，进行自主漫游，并可以进入景区内景点，全方位体验和感受与体验景区自然风貌与文化遗产。平台在展现和体验景区面貌的同时加入旅游推广或营销的元素，平台还提供基于三维数字景区模型的景区规划与建设的技术解决方案。总而言之，平台整合虚拟现实技术、网络技术，电子商务技术构建出一套整体的体验式、互动式及商务

4、式的解决方案。平台系统基于普通PC的硬件和互联网，使目标受众不受环境和地域限制平台电子商务的功能将与行业管理目标相结合，充分考虑旅游者、旅游企业、政府管理部门、旅游相关机构各利益主体管理信息化的需求，以电子商务提升旅游企业竞争力与品牌形象，推动旅游服务的人性化与个性化发展，提高旅游理论与实证研究水平。本研究采用全景图技术实现用户身临其境的旅游体验，该技术是一种基于图像的虚拟漫游技术（Image-based Rendering）。与几何建模虚拟漫游技术相比，它具有建模容易、真实感强、可以生成复杂场景等优点，因而得到广泛的应用。如Google近年推出的谷歌街景产品，受到全球互联网用户的青睐。尽管现

5、在基于全景图的虚拟漫游技术已经日趋成熟，但存在如下的局限性从而无法给用户带来良好的体验：第一，视点是单一的，用户只能在固定的视点360度环视；即使建立了多个视点，用户能够切换视点以获取更多的场景信息，但是视点与视点之间缺乏平滑过渡，用户无法获得在真实世界中沿着某条路径向前向后漫游的感受。第二，用户除了获得视觉体验以外，无法很好地对场景中的物体进行感知和交互，体验比较单一。第三，虽然Google街景实现了路径漫游的技术，但它是以在真实场景中，每隔一段距离就采集一次图像信息实现的，结果造成数据信息过于庞大，对于网络用户而言延长了加载等待的时间。鉴于以上情况，本课题重点研究以下内容：（1）基于网页和

6、flash前端技术的多视点全景浏览技术；（2）虚拟景观相邻视点间的平滑过渡技术，研究虚拟摄像机在三维空间的镜头推进、缩放等运动方式对应的虚拟景观的变化，以达到“完全漫游”的效果；（3）全景图片的拍摄方式、采样模式、采样数量及均匀性的研究；（4）针对当今主流的WIMP（Windows、Icons、Mouse、 and Pointing）界面的人机交互不自然和不协调的特点，建立用户与虚拟景观的自然和谐的人机交互，提升用户体验；（5）电子商务与体验式旅游平台的融合技术。3 研究路线与研究方法为了构建该平台，必须从虚拟景观交互模块与电子商务业务处理模块这两大模块的实现着手，其中，虚拟景观交互模块的技术

7、路线为：任何人通过浏览器进入平台均可进入前台虚拟景观环境进行互动体验，这些体验包括360环视、沿路径漫游、对感兴趣的商务热点信息进行交互式操作等；已注册的会员则可在虚拟体验的基础上，对虚拟景观进行收藏、评价、路径引导和个性化商务服务推荐（平台的后续的开发内容）。虚拟景区系统满足的是体验功能，而电子商务作为网络经济的基础与主要表现形式，是平台的核心内容。旅游业自身的性质、特点决定其发展电子商务、应对社会信息化、经济网络化竞争环境，具有得天独厚的优势，现已成为电子商务的主要应用领域之一。随着电子商务在旅游学科中应用的不断广泛与深入，旅游电子商务概念应运而生，并伴随旅游信息技术和商务不断交叉与渗透，

8、旅游电子商务理论不断充实与完善，集中于旅游电子商务经营模式、营销策略、网站建设、发展问题、前景、影响与对策研究。所谓旅游电子商务是指通过先进网络信息技术手段实现旅游商务活动各环节电子化的商务过程，是现代信息技术、商务、旅游三个子集的交集。本项目将电子商务模式引入虚拟景区系统研究，完成相应的虚拟景区电子商务系统，以取得更好的社会效益和经济效益。电子商务系统的建设将与行业管理目标相结合，充分考虑旅游者、旅游企业、政府管理部门、旅游相关机构各利益主体管理信息化的需求，追求以电子商务促进虚拟景区旅游信息交流与共享，以电子商务提升旅游企业竞争力与品牌形象，以电子商务推动旅游服务的人性化与个性化发展，以电

9、子商务提高旅游理论与实证研究水平。本研究提出的三维虚拟景观网络发布平台采用基于分布式网络架构的系统结构设计，使用三层模型结构，通过应用表示层、商务逻辑层和数据服务层将整个系统组织在一起，应用表现层提供的用户界面能够捕捉和解析终端用户访问三维景观发布平台时的浏览、互动等行为所提出的数据需求，经商务逻辑层中的应用服务器转换为对数据服务层的请求，数据服务器处理请求后，将结果通过商务逻辑层的自适应场景发布算法与优化，返回到表现层，显示用户所需的结果。为了适应终端用户的硬件条件的多样性和差异，商务逻辑层提供的自适应算法根据终端的运算能力生成和推送具有相应复杂度的三维场景数据模型，保证用户能够取得自己硬件

10、设备所能达到的最佳观看效果和仿真体验。系统将分为数据服务层、商务逻辑层和数据表示层三个层次。数据服务层由景区图像文件、RDF场景本体库文件和MYSQL 数据库服务器构成。景区图像文件主要存放虚拟场景的图像信息，即RGB色彩信息和通道信息；场景本体库文件主要存放三维场景中所有可能出现的真实物件以及它们的特征属性。商务逻辑层是三维虚拟景观网络发布平台的核心部分，主要是三维场景发布引擎和网络服务器构成，它们包含了三维场景数据模型优化的自适应算法、网络场景发布的服务功能及针对各种业务处理与分析的逻辑。商务逻辑层将应用表示层提出的请求转换为对数据服务层的请求，并将数据服务层返回的结果提交表示层。4.技术

11、难点与创新性4.1 技术难点通常基于三维建模技术的web3D画质展现，还基本处于小场景展示阶段，而将大数据量（如：旅游景点）的数据通过WEB网页浏览一直是大家共同探讨的技术难题，其主要原因在于两个方面：一是3D建模工作量大，尤其对于复杂自然景观，建模的效率和真实性很难保证；二是数据量大，用户需要长时间等待下载，此外将下载后的大量数据直接调用，对客户PC机的配置要求较高，使当前主流PC机无法承受如此大的数据量，而失去它面向大众普及的价值。为此，我们采用一种基于图像的虚拟景观展现方式，具体的技术难点如下：（1）沿路径漫游过程中，相邻视点图像之间的渐变切换过程需要符合用户的视觉感知习惯；用户视觉感知

12、的主观性给相邻视点过渡的规律建模带来了困难。（2）为了便于实时动态加载场景图像，需要对原始采集的图像进行切割分块。如何确定分块粒度大小和实时加载策略以保证良好的用户体验具有一定技术难度；（3）旅游景观相比一般三维场景要复杂，如何找出高效图像处理算法也是需要解决的技术难题。4.2创新性（1）本项目的关键技术，即基于互联网与三维全景图像的虚拟景观交互组件的实现技术，解决了现有虚拟景观交互技术建模工作量大、网络加载延时等问题。（2）集成创新：基于互联网，集电子商务与三维数字景观重建与交互的服务平台，在成都市、四川省、大西南均未有类似平台系统。5. 取得的成果1. 面向组件的旅游服务平台的搭建在平台搭

13、建初期，项目组对四川省旅游行业进行了调研，做好了需求分析、功能定义等一系列工作。到2010年，我国旅游业总收入占国内生产总值的8%左右，成为名副其实的重要支柱产业。2020年国际旅游创汇有可能达到600亿美元左右，国内旅游创收2万亿人民币左右，旅游业总产值可望占到国内生产总值的10%以上，达到旅游发达国家水平，旅游业将真正成为我国的强力支柱产业。 四川是中国旅游资源大省，丰富、独特的自然、人文旅游资源为旅游发展奠定了坚实基础。2000年，为配合党中央西部大开发战略，四川省委、省政府将旅游业列入了全省经济发展的六大支柱产业，并明确要求各级党委、政府要增强加快发展四川旅游业的责任感，以丰富的旅游资

14、源为依托，以市场为导向，促进旅游产业更快更好地发展，努力实现四川从旅游资源大省向旅游经济强省的历史性跨越。 当今西方发达国家，高新技术已在旅游开发、旅游管理、旅游营销、旅游交通、旅游服务及教育培训等方面得到广泛推广和应用，大大提高了经济效益、工作效率、服务质量和旅游者的旅游体验。Internet网、基于Internet网的电子商务、虚拟现实技术等概念已很快被旅游界所采纳，旅游业发达国家具有轰动效益的旅游产品都有高新技术的投入，高新技术已成为关系到旅游产业优胜劣汰的关键，成为强化国际旅游市场竞争的重要手段。正因为如此，我们可以预言，如同远程运输引起旅游业的第一次革命一样，当代高新技术革命将引发旅

15、游业的第二次革命。 同时，国内很多省市如北京、上海、山东、浙江、福建、海南、桂林、大连、南海等都投资亿元以上建立自己的旅游高科技体系，以推动本地旅游业的快速发展。这使四川面临着国内激烈的市场竞争。我省旅游信息化建设起步晚，基础薄弱，大多数旅游行政管理部门和旅游企业信息化意识差，全行业信息技术人才匮乏，整体发展在全国处于中等偏下水平，同四川旅游大省的身份极不相称。要实现省委、省政府提出的“建成旅游经济强省”的宏伟目标和张省长对旅游信息化建设的具体要求，四川旅游业要实现追赶型、跨越式发展，就必须转变观念，创新思维，充分发挥高技术的后发优势，以建立现代化的旅游服务体系，四川旅游业的高技术化建设势在必

16、行。平台的首页如下图所示:(平台的公网访问地址： )平台分为魅力成都、重要活动、专项旅游等板块。平台的信息架构源自前期的旅游行业需求分析和竞争分析结果：即旅游大众化、出行散客化、行为个性化和营销网络化。当前，中国正处于一个大众旅游快速增长期，而在游客出游的比例中，散客的比重越来越高，已成为人们旅游出行的主要方式。其中又有不少游客更倾向个人化、更注重参与、更加独立、渴望掌握更多信息。对于旅游资讯的获取更加依赖互联网。旅游电子商务开拓出一种新的网上市场流通渠道，商务通道随着上网企业与上网人数的增多而迅速增大，而且几乎没有时间与空间距离的障碍,使旅游商务效应得到倍增。旅游电子商务创造出一种新的产品销

17、售平台与产品销售方法，销售平台将售前信息发布、订购、支付、售后服务等多种商务功能集成于一个电脑操作平台上，供应商因之而可以将以往各种劳动分工集中在一起，大大节省了经销的人财物费用，顾客因之而得到购买上的方便，也大大地促进买卖双方共建“双赢”的价值体系。平台融合电子商务模块，为注册用户提供旅游预定（如预定酒店）等电子商务功能，另外还可以为用户制定旅游计划满足游客个性化服务：旅游业自身的行业特征决定了电子商务较易在其内部迅速发展。与其他行业相比，旅游业涉及到的旅游目的地和客源市场都很分散，而且两者之间又存在距离，大量分处在不同地方的服务供应企业(如饭店、餐馆、景区及交通等和产品销售中介旅行社)需要

18、组成一个庞大的网络，才能完成产品销售和接待任务,传统的旅游市场销售渠道以间接销售为主，难以实现直销，这不仅使成本增加，而且还大大影响了旅游企业开拓市场的能力。如果旅游业实行网络化经营，则不仅可以增加直销产品的比重，减少销售中介和促销费用，而且可以扩大市场覆盖面，提高工作效率，大大降低运行成本。由于电子商务具有高速度、高精确度和低运行成本的特点，所以它特别适合于处理像旅游业务那样的远距离、多批次的小额交易。旅游作为服务业的一种，其最大特点是:无形性、综合性、强依赖性和高介入性，而且营销服务者与旅游消费者之间呈“面对面的互动”特点。因此，无论旅游目的地或企业采取何种具体的营销策略，其不可回避的关键

19、点是，如何高效地与目标消费者建立持久、密切的交互关系。旅游电子商务较少涉及复杂、费力的物流配送问题，对企业的物流配送系统要求不高。旅游电子商务客户可以通过网上结算的方式直接付款，免去了消费者携款到旅行社办理各种手续的麻烦。旅游电子商务的开展与推广，不仅可以使国内的旅游产品迅速走向世界，而且可以通过网上结算，解决旅游业支付结算期限长、拖欠严重的问题。所以，与其他行业相比，旅游业更需要电子商务，电子商务更容易得到旅游业的认同。该平台通过旅游商家信息发布与游客旅游信息共享模块，实现游客和商家之间高效、低成本互动。用户和商家可以通过专门的论坛发帖的方式相互点评，促进旅游行业的良性循环。如下图所示：平台

20、的另一强大组成部分是虚拟景区漫游系统，它负责向客户提供生动确切的景区自然景观、人文历史、行、住、食等等方面的展示与漫游，可轻易成为争夺大量游客资源的强大引擎。虚拟景区漫游系统结合传统的地图（如XX地图）技术，在地图上插入景区的热点信息，能逼真动态地展现旅游景点,给人以身临其境的感,受而不再是简单的文字和图片浏览等,可以满足其好奇心,引发实地一游的冲动。如下图所示：用户在XX地图上点击进入成都市大邑县花水湾小镇，置身于花水湾的一条街道，接下来可以沿着这条街道的前行，一边游览一边留意街道两旁的电子商务信息。（花水湾以温泉疗养为特色，此刻可关注酒店的温泉房打折的信息）对于商家，虚拟景区系统有助于创新

21、旅游信息的宣传模式,提高旅游信息服务的质量。在充满竞争的市场中,虚拟旅游能帮助商家吸引更多的游客,还能通过旅游指南、环境解说这样具有特定功能的虚拟旅游系统提高其旅游服务质量,赢得更大的效益。商家可以在平台上发布三维景观信息和电子商务信息，下图是一家名为“花水湾温泉第一村”的商家发布的信息。用户可以通过平台实现亲临温泉池游览，在酒店各个房间间穿梭。2.立方体路径漫游技术实现VirtualCube实际上是由三角面片构成，在做视点过渡时，可参考真实世界中视点间的距离，将三角面片的各个顶点V向前向后位移后在屏幕坐标系下的位置V1和V2计算出来。在虚拟景观向前推进的过程中，利用当前的顶点V填充当前视点景

22、观位图，并在V和后面的V2之间线性差值，每隔一个微小的时间片段利用这些插值顶点填充景观位图，这样形成了当前视点虚拟景观“后退”的效果。与此同时，下一个视点的景观位图刚开始填充在前面的顶点V2上，并在V2和V之间线性差值，这样做的目的是为了在视觉上实现当前景观“后退”，下一个视点的景观“扑面而来”的效果，从而实现视点间虚拟景观的平滑过渡。如图二所示，V代表众多顶点中的一个顶点，其他有数字编号的顶点表示进行了位移之后的顶点在屏幕坐标系下的位置。前面的平滑过渡中用到了两个位图图像，一个是当前视点的景观图像，另一个是下一个视点的图像，一下是crossFade片段着色器关键脚本，其中fromOne和fr

23、omTwo分别代表两个位图图像中每个像素点的RGB以及Alpha值。float crossfade = middleOfFade + (positionHere.x / float(widthOfImage);dst = fromOne * crossfade + fromTwo * (1.0 - crossfade)自评总结报告1. 面向组件的旅游服务平台的用户测试情况 项目组对整个课题“面向组件的旅游服务平台”进行了测试。由于平台建设初期主要考虑的是该平台对商家的宣传推广方面的促进作用，故选取了大邑县花水湾小镇一家名为“花水湾温泉第一村”的商家作为用户进行了测试。主要测试的功能是：（1）虚

24、拟景观的发布；（2）旅游预定等电子商务信息的发布；测试结果在前一部分的“研究取得的成果”部分部分得到体现。商家可以很轻松在平台上发布各类旅游与电子商务信息。选取游客对该平台进行测试则是项目后续的工作。 另外，为了测试用户在进行虚拟景观浏览时的载入等待时间，选取10个不同网络环境，采用主流配置的个人电脑作用客户端进行测试，电脑配置为：CPU AMD 羿龙 II X4 945主板 华擎890GX Extreme3 内存 威刚 2G DDR3 1333万紫千红 2 显卡 迪兰恒进HD5830酷能+ 1G 硬盘 希捷 500GB 7200.12 16M（串口/散）ST350 335测试结果为平均等待时

25、间1.2S，用户能够在虚拟景观中流畅漫游，达到平台预期的技术指标。2.人才培养本项目研究过程中，大量硕士研究生参与了项目资料收集、研究方案设计与论证、软件系统代码设计、软件系统测试与调试、文档编写工作等，得到了较为全面的锻炼和培养。3.自评结论本课题在启动后，积极开展一系列研究工作。为了更好地完成项目要求，体验平台体旅游体验和电子商务融合的特点，以四川师范大学可视化计算与虚拟现实四川省重点实验室、教育科学学院、历史文化与旅游学院为项目承担单位、以省重点实验室为主，成立了研究队伍，研究队伍由黄萍负责、领导全面工作，研究队伍的主要参与人员有教师4人，其中博士1人，整个研发期间有5名硕士研究生参与研

26、究工作。项目组研发了集虚拟旅游体验和电子商务一体的实用新型网络平台，并以成都大邑花水湾小镇景区为例，完善了平台的内容。通过全面的测试可在当前网络带宽条件下达到课题的预期技术指标和水平，初步建立了一个有实际应用价值的系统。用户可在该系统上进行扩充，完善更多的体验式旅游信息，以期实现整个平台的延伸。综上所述，项目组在理论研究、平台系统设计、发表科技论文及人才培养方面均达到项目申请书的要求，圆满完成任务。课题技术总结报告书2012年 09月10日课题名称面向组件的旅游服务平台技术构建与方法研究课题编号承担单位可视化计算与虚拟现实省重点实验室教育科学学院起止时间2011年 7月-2012年 9月课题负

27、责人黄萍 李奇联系电话028 8476 0285研究内容体验的本质含义是旅游实景在互联网上的三维数字景观的重建，并利用虚拟现实技术实现人机交互，制造一个互动场景，给受众带来身临其景的感受;服务在这里是基于旅游电子商务的提出，以电子商务的技术手段向旅游业内的从业者，向客户提供一个通过互联网延伸的便捷、高效的信息服务、管理运作以及宣传营销一体化的公共平台。本课题重点研究以下内容：（1）基于网页和flash前端技术的多视点全景浏览技术；（2）虚拟景观相邻视点间的平滑过渡技术，研究虚拟摄像机在三维空间的镜头推进、缩放等运动方式对应的虚拟景观的变化，以达到“完全漫游”的效果；（3）全景图片的拍摄方式、采

28、样模式、采样数量及均匀性的研究；（4）针对当今主流的WIMP（Windows、Icons、Mouse、 and Pointing）界面的人机交互不自然和不协调的特点，建立用户与虚拟景观的自然和谐的人机交互，提升用户体验；（5）电子商务与体验式旅游平台的融合技术。技术难点和创新性技术难点通常基于三维建模技术的web3D画质展现，还基本处于小场景展示阶段，而将大数据量（如：旅游景点）的数据通过WEB网页浏览一直是大家共同探讨的技术难题，其主要原因在于两个方面：一是3D建模工作量大，尤其对于复杂自然景观，建模的效率和真实性很难保证；二是数据量大，用户需要长时间等待下载，此外将下载后的大量数据直接调用

29、，对客户PC机的配置要求较高，使当前主流PC机无法承受如此大的数据量，而失去它面向大众普及的价值。为此，我们采用一种基于图像的虚拟景观展现方式，具体的技术难点如下：（1）沿路径漫游过程中，相邻视点图像之间的渐变切换过程需要符合用户的视觉感知习惯；用户视觉感知的主观性给相邻视点过渡的规律建模带来了困难。（2）为了便于实时动态加载场景图像，需要对原始采集的图像进行切割分块。如何确定分块粒度大小和实时加载策略以保证良好的用户体验具有一定技术难度；（3）旅游景观相比一般三维场景要复杂，如何找出高效图像处理算法也是需要解决的技术难题。创新性（1）本项目的关键技术，即基于互联网与三维全景图像的虚拟景观交互

30、组件的实现技术，解决了现有虚拟景观交互技术建模工作量大、网络加载延时等问题。（2）集成创新：基于互联网，集电子商务与三维数字景观重建与交互的服务平台，在成都市、四川省、大西南均未有类似平台系统。发表论文1. 一种多视点全景图平滑过渡技术实现方法研究，中国科技博览，2012年第22期，P635.2. 基于多视点平滑过渡技术的校园虚拟景观交互系统的设计与实现，教育技术研究，2012年第6期，P215.论文附件编号: SZJKSYS-008面向组件的旅游服务平台系统测试报告承办单位： 四川省软件重点实验室面向组件的旅游服务平台测试组2012年11月1概述本测试大纲将有针对性的对面向组件的旅游服务平台

31、系统软件进行测试,为了将进一步完善和正式投入运行提供依据。本次测试是根据软件的功能，进行测试。1.1目的本测试大纲将有针对性的对面向组件的旅游服务平台系统软件进行测试,为了将进一步完善和正式投入运营提供依据。本次测试是为了让用户，使用方便，没有错误发生。这次测试为开发和编程提供重要的依据，为开发的改进和完善提供事实。1.2术语管理系统、测试、平台2测试计划2.1系统描述（1）开放性（2）实时交互性（3）可扩充性（4）功能2.2测试环境2.2.1硬件环境硬件环境测试结果兼容机：Windows XP Professional版本2008系统、Intel(R) Pentium(R)4 CPU 2.8

32、0GHz、1024M的内存、500G硬盘2.2.2软件环境软件环境测试结果测试的模块：本系统所要涉及的子系统有：活动发布子系统，新闻发布子系统，旅游线路发布子系统、平台管理子系统。使用其它软件：VS2005 、SQL SERVER2005、浏览器2.3测试的准备保证测试环境符合测试大纲要求，准备好各项测试用例需要的数据和操作步骤，测试工具正常工作。2.4测试进度要求（1）检查项目组提供的技术报告、使用手册、用户报告等文档资料是否完整，符合规范；（2）检查测试环境是否符合要求；（3）根据测试大纲项进行现场测试；3测试说明测试分为系统特点模块测试和一般用户使用测试。系统主要子系统测试3.1文章子系统测试项目（后台）测试步骤测试结果评价