CN108919940A - 一种基于htc vive的虚拟校园漫游*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于HTC VIVE的虚拟校园漫游***，首先进行虚拟校园漫游布局，包括建筑布局和漫游模块布局；然后进行虚拟校园场景构建，包括数据采集、模型制作和贴图制作；利用PS处理图片，利用Maya创建建筑模型等；接着利用Unity 3D进行虚拟校园漫游***的制作，采用了JavaScript和C#语言来进行内部编程；最后利用HTC VIVE实现人机交互。本发明的有益效果是能够很好的在虚拟场景中再现真实环境，能够较好的展示学校概况以及良好的人机交互。

Description

一种基于HTC VIVE的虚拟校园漫游***

技术领域

本发明属于虚拟现实技术领域，涉及一种虚拟校园漫游***。

背景技术

为了能够满足学校长期持续的发展，数字化校园建设已经成为高校信息化建设的主流，而作为数字化校园建设一部分的虚拟校园漫游，已经成为一种不可阻挡的趋势。虚拟校园漫游的研究和创建能够将校园景观以一个三维可视化的形式展现在世人面前，让体验者产生一种身临其境的感觉，并能在虚拟校园场景中产生交互移动漫游。

此次以青岛大学中心校区为蓝本的虚拟校园漫游可以体现教学楼、宿舍楼以及食堂等公共设施的位置及形状，不仅能够向考生、家长展现学校环境，还能为新生入学时提供校园信息，以便尽快适应大学生活和学习，同时还能为学校树立良好的形象，提高学校影响力，增强学校竞争力。

虚拟校园漫游是场景漫游技术与虚拟建筑场景的结合，是虚拟现实技术的一个重要分支。本发明以青岛大学中心校区为例，探索了虚拟校园漫游中建筑贴图、建模、校园漫游的实现以及利用HTC VIVE进行交互漫游等技术，在HTC VIVE平台下初步实现了虚拟校园漫游***，同时利用HTC VIVE等设备，实现了体验者与虚拟校园的交互漫游，达到了身临其境的效果，也为虚拟校园漫游探索了一种全新的交互方式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于HTC VIVE的虚拟校园漫游***，本发明的有益效果是能够很好的在虚拟场景中再现真实环境，能够较好的展示学校概况以及良好的人机交互，不仅有利于外界对学校环境的了解，而且也为数字化校园提供了基础。

本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行：

步骤1：虚拟校园漫游布局，包括建筑布局和漫游模块布局；

步骤2：虚拟校园场景构建，包括数据采集、模型创建和贴图制作；利用PS处理图片，利用Maya创建建筑模型等；

步骤3：虚拟校园漫游制作，利用Unity 3D进行虚拟校园漫游***的制作，采用了JavaScript和C#语言来进行内部编程；

步骤4：HTVVIVE场景交互，主要利用HTC VIVE实现人机交互。

进一步，步骤1中建筑布局：虚拟校园漫游的场景为青岛大学中心校区的部分场景，现实中建筑物需要转换为虚拟场景中的仿真建筑模型，所涉及的建筑物主要是教学楼、办公楼、宿舍楼、餐厅。所涉及的建筑总体布局如图1所示；所述漫游模块布局如图2所示：界面模块的功能主要是为虚拟现实校园漫游设置一个开始界面，以此来控制漫游的开始，点击进入可进入自动漫游模块中，进行场景的游览，在界面模块，选择进入地图选择模块，利用按钮，进行场景切换进行不同地点的虚拟现实校园漫游，由地图选择模块，利用按钮进入不同场景地点，进行场景漫游。

进一步，步骤2中，

1)数据采集；

对于虚实校园漫游的制作，为了获取校园中建筑的真实数据，对大学中心校区进行现场考察，通过实地测量、手机数码设备拍摄、网络下载方式，获取大学中心校区的建筑数据、平面图、立体图、俯瞰图、细节图信息；

2)模型创建；

模型创建过程主要步骤如下：(1)利用正方体或圆柱体形状，通过加环线，对模型进行进行局部分割，利用挤压操作，创建出建筑的初步模型；(2)在建筑模型雏形完成后，接下来进行纹理贴图，将模型展UV，覆上根据UV展开图制作的纹理贴图，根据UV进行细节处的进一步处理，形成完整的建筑模型；(3)将建筑模型导出成Unity可接受的fbx格式，同时将纹理贴图进行打包，一起作为资源包导入Unity，完成的建筑模型。

3)贴图制作；

利用Photoshop软件，对采集的图片进行处理，形成建筑模型所需要的纹理贴图，在制作模型时，要注意贴图尽可能的详细细致；

贴图制作过程主要步骤如下：(1)对拍摄的原始图片处理之前，取消图形大小约束比例的勾选，保证图片的清晰度不会因后续的操作而产生变化；(2)截取原始图片上的最有效的部分，进行裁剪旋转、角度、光照处理等，获取贴图的一部分；(3)将处理好的部分贴图，按照Maya中导出的UV展开图，进行位置排列，形成建筑模型的完整贴图，存储成JPEG或JPG格式。

进一步，步骤3中漫游制作过程：(1)根据大学中心校区的地面俯瞰图，在Unity中制作光源、地形、道路、湖泊、树木草地，初步创建完成环境建设；(2)根据地形俯瞰图，将建筑物模型根据地形进行排列摆放，并调整建筑模型的比例；(3)在场景中创建摄像机，调整角度，选择观察视角，利用JavaScript代码控制摄像机，完成摄像机能够利用上下左右键和WSAD键在场景中进行前进和后退以及左右旋转等操纵，实现摄像机在场景中的漫游；(4)添加音乐，同时利用JavaScript代码自动生成按钮，并实现按钮对音乐播放、终止和暂停的操作，增添校园漫游的乐趣；(5)创建多个漫游场景开始位置，利用地图界面和按钮以及C#代码来实现场景切换，实现漫游场景的切换功能；(6)将完成的虚拟校园漫游进行发布，选择PC版发布方式，完成***的创建，形成可执行文件，可在电脑上通过键盘操纵运行。

进一步，步骤4中HTVVIVE场景交互制作过程如下：

(1)利用代码获取头部在Y轴的旋转，实现根据头盔转动控制移动的方向；

(2)利用代码获取在X、Z轴方向上的移动，实现利用手柄进行前后左右的移动；

最终实现了利用HTC VIVE使体验者与虚拟校园产生交互漫游。

本文提出并设计了青岛大学虚拟校园漫游***，采用了建模、贴图、漫游等技术以及HTC VIVE硬件设备，最终实现了人机交互漫游。

附图说明

图1是漫游模块布局示意图；

图2是虚拟现实校园漫游模块布局示意图；

图3是行思楼图；

图4是建筑布局图；

图5是贴图完成后的东12教楼图；

图6是贴图完成后的行思楼图；

图7是模型创建的东12教楼图；

图8是模型创建的博知楼图；

图9是界面图；

图10是虚拟运行画面。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明***创建步骤如下：

步骤1：虚拟校园漫游布局包括建筑布局和漫游模块布局，其中，建筑布局：虚拟校园漫游的场景为青岛大学中心校区的部分场景，现实中建筑物需要转换为虚拟场景中的仿真建筑模型，所涉及的建筑物主要是教学楼、办公楼、宿舍楼、餐厅。所涉及的建筑总体布局如图1所示。

漫游模块布局：虚拟校园漫游总体模块布局如图2所示，界面模块的功能主要是为虚拟现实校园漫游设置一个开始界面。以此来控制漫游的开始。点击进入可进入自动漫游模块中，进行场景的游览。在界面模块，选择进入地图选择模块，利用按钮，进行场景切换进行不同地点的虚拟现实校园漫游。由地图选择模块，利用按钮Enter1-7进入不同场景地点，进行场景漫游。

步骤2：虚拟校园场景构建；

虚拟校园场景构建，利用PS处理图片、制作贴图，利用Maya创建建筑模型等。

1)数据采集；

对于虚实校园漫游的制作，为了获取校园中建筑的真实数据，对青岛大学中心校区进行现场考察，通过实地测量、手机等数码设备拍摄、网络下载等方式，获取青岛大学中心校区的建筑数据、平面图、立体图、俯瞰图、细节图等信息，尽量获取建筑的详细信息。采集的照片如下图3、图4所示：

2)模型创建；

此次虚拟校园漫游***实施例中，所涉及的青岛大学中心校区的建筑，基本上都是教学楼、宿舍楼、餐厅等建筑，模型创建过程：(1)利用正方体或圆柱体等一些常见形状，通过加环线，对模型进行进行局部分割，利用挤压等操作，创建出建筑的初步模型。(2)在建筑模型雏形完成后，接下来进行纹理贴图，将模型展UV，覆上根据UV展开图制作的纹理贴图，可根据UV进行细节处的进一步处理。形成完整的建筑模型。(3)将建筑模型导出成Unity可接受的fbx格式，同时将纹理贴图进行打包，一起作为资源包导入Unity。完成的建筑模型，如图5、图6所示：

3)贴图制作；

利用Photoshop软件，对采集的图片进行处理，形成建筑模型所需要的纹理贴图，在制作模型时，要注意贴图尽可能的详细细致，能用贴图表现的模型形状或是细节，就尽可能的用贴图表示，能够减少模型的面数，不仅能够减轻Maya的负担，也能防止增加Uinty的运行负担，甚至是软件的崩溃。

贴图制作过程：(1)对拍摄的原始图片处理之前，取消图形大小约束比例的勾选，保证图片的清晰度不会因后续的操作而产生变化。(2)截取原始图片上的最有效的部分，进行裁剪旋转、角度、光照处理等，获取贴图的一部分。(3)将处理好的部分贴图，按照Maya中导出的UV展开图，进行位置排列，形成建筑模型的完整贴图，存储成JPEG或JPG格式。完成的纹理贴图，如图7、图8所示：

步骤3：虚拟校园漫游制作；

虚拟校园漫游***最终是在Unity 3D中进行的制作的，在Unity 3D中进行三维模型的导入和合成，在场景中呈现建筑模型以及青岛大学中心校区的的其他场景，并采用JavaScript和C#语言来进行内部编程，最终形成虚拟校园漫游的.exe执行文件。

漫游制作过程：(1)根据青岛大学中心校区的地面俯瞰图，在Unity中制作光源、地形、道路、湖泊、树木草地等。初步创建完成环境建设。(2)根据地形俯瞰图，将建筑物模型根据地形进行排列摆放，并调整建筑模型的比例。此时完成了建筑场景的创建。(3)在场景中创建摄像机，调整角度，选择观察视角。利用JavaScript代码控制摄像机，完成摄像机能够利用上下左右键和WSAD键在场景中进行前进和后退以及左右旋转等操纵。实现摄像机在场景中的漫游。(4)添加音乐，同时利用JavaScript代码自动生成按钮，并实现按钮对音乐播放、终止和暂停的操作，增添校园漫游的乐趣。(5)创建多个漫游场景开始位置，利用地图界面和按钮以及C#代码来实现场景切换，实现漫游场景的切换功能。(6)将完成的虚拟校园漫游进行发布，选择PC版发布方式，完成***的创建，形成可执行文件，可在电脑上通过键盘操纵运行。效果如图9、图10所示。

步骤4：HTVVIVE场景交互；

场景交互是体验者利用硬件交互设备实现的，本次交互是体验者利用头戴显示器、手柄在虚拟校园场景中进行交互漫游，能够实现让体验者在视觉与听觉上产生交互。听觉上，也就是声音交互，是利用电脑输出设备——声卡来完成的，通过外接耳机将人在虚拟校园中听到的声音效果传递给体验者。视觉上，主要是通过头戴显示器实现的，通过运动是体验者能够随意观察虚拟校园中的场景，使体验者能够将视觉感官转化为作为参与者的感觉，形成一种沉浸感。

HTC VIVE是由HTC与Valve联合开发的一款虚拟现实头戴显示器，是基于PC端的交互技术。是利用一个头戴显示器、两个单手持控制器和一个能在空间内实现同时追踪和控制的定位***来形成人与PC漫游的交互，给体验者沉浸式的体验。

本发明采用HTC VIVE交互制作过程如下：

(1)利用代码获取头部在Y轴的旋转，实现根据头盔转动控制移动的方向。

(2)利用代码获取在X、Z轴方向上的移动，实现利用手柄进行前后左右的移动。

最终实现了利用HTC VIVE使体验者与虚拟校园产生交互漫游。

本发明利用Photoshop根据图片制作模型贴图，利用Maya进行三维模型的制作，并利用Unity 3D进行最后校园漫游的成型，最终能够在PC端漫游。同时利用HTC VIVE等设备，实现了体验者与虚拟校园的交互漫游。运行结果显示基于HTC VIVE的青岛大学虚拟校园漫游***，能够较好的展示学校概况以及良好的人机交互，不仅有利于外界对学校环境的了解，而且也为数字化校园提供了基础。

目前虚拟技术的数字化校园主要应用为校园漫游，在视觉上、听觉上的人体感知效果还是比较完善的。随着虚拟现实技术和虚拟现实硬件设备的迅速发展，虚拟校园漫游技术将日益完善，让体验者感受到更为真实的感官体验，使人机交互以及场景的真实感都能达到较高的水平，增强体验者的沉浸感，产生更为逼真的身临其境的感觉。

以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种基于HTC VIVE的虚拟校园漫游***，其特征在于按照以下步骤进行：

步骤1：虚拟校园漫游布局，包括建筑布局和漫游模块布局；

步骤2：虚拟校园场景构建，包括数据采集、模型创建和贴图制作；利用PS处理图片，利用Maya创建建筑模型等；

步骤3：虚拟校园漫游制作，包括利用Unity 3D进行虚拟校园漫游***的制作，采用JavaScript和C#语言来进行内部编程等；

步骤4：HTVVIVE场景交互。

2.按照权利要求1所述一种基于HTC VIVE的虚拟校园漫游***，其特征在于：所述步骤1中建筑布局：虚拟校园漫游的场景为青岛大学中心校区的部分场景，现实中建筑物需要转换为虚拟场景中的仿真建筑模型，所涉及的建筑物主要是教学楼、办公楼、宿舍楼、餐厅。所涉及的建筑总体布局如图1所示；所述漫游模块布局如图2所示：界面模块的功能主要是为虚拟现实校园漫游设置一个开始界面，以此来控制漫游的开始，点击进入可进入自动漫游模块中，进行场景的游览，在界面模块，选择进入地图选择模块，利用按钮，进行场景切换进行不同地点的虚拟现实校园漫游，由地图选择模块，利用按钮进入不同场景地点，进行场景漫游。

3.按照权利要求1所述一种基于HTC VIVE的虚拟校园漫游***，其特征在于：所述步骤2中，

1)数据采集；

对于虚实校园漫游的制作，为了获取校园中建筑的真实数据，对大学中心校区进行现场考察，通过实地测量、手机数码设备拍摄、网络下载方式，获取大学中心校区的建筑数据、平面图、立体图、俯瞰图、细节图信息；

2)模型创建；

模型创建过程步骤如下：(1)利用正方体或圆柱体形状，通过加环线，对模型进行进行局部分割，利用挤压操作，创建出建筑的初步模型；(2)在建筑模型雏形完成后，接下来进行纹理贴图，将模型展UV，覆上根据UV展开图制作的纹理贴图，根据UV进行细节处的进一步处理，形成完整的建筑模型；(3)将建筑模型导出成Unity可接受的fbx格式，同时将纹理贴图进行打包，一起作为资源包导入Unity，完成的建筑模型；

3)贴图制作；

利用Photoshop软件，对采集的图片进行处理，形成建筑模型所需要的纹理贴图，在制作模型时，要注意贴图尽可能的详细细致；

贴图制作过程的步骤如下：(1)对拍摄的原始图片处理之前，取消图形大小约束比例的勾选，保证图片的清晰度不会因后续的操作而产生变化；(2)截取原始图片上的最有效的部分，进行裁剪旋转、角度、光照处理等，获取贴图的一部分；(3)将处理好的部分贴图，按照Maya中导出的UV展开图，进行位置排列，形成建筑模型的完整贴图，存储成JPEG或JPG格式。

4.按照权利要求1所述一种基于HTC VIVE的虚拟校园漫游***，其特征在于：所述步骤3中漫游制作过程为：(1)根据大学中心校区的地面俯瞰图，在Unity中制作光源、地形、道路、湖泊、树木草地，初步创建完成环境建设；(2)根据地形俯瞰图，将建筑物模型根据地形进行排列摆放，并调整建筑模型的比例；(3)在场景中创建摄像机，调整角度，选择观察视角，利用JavaScript代码控制摄像机，完成摄像机能够利用上下左右键和WSAD键在场景中进行前进和后退以及左右旋转等操纵，实现摄像机在场景中的漫游；(4)添加音乐，同时利用JavaScript代码自动生成按钮，并实现按钮对音乐播放、终止和暂停的操作，增添校园漫游的乐趣；(5)创建多个漫游场景开始位置，利用地图界面和按钮以及C#代码来实现场景切换，实现漫游场景的切换功能；(6)将完成的虚拟校园漫游进行发布，选择PC版发布方式，完成***的创建，形成可执行文件，可在电脑上通过键盘操纵运行。

5.按照权利要求1所述一种基于HTC VIVE的虚拟校园漫游***，其特征在于：所述步骤4中HTVVIVE场景交互制作过程如下：

(1)利用代码获取头部在Y轴的旋转，实现根据头盔转动控制移动的方向；

(2)利用代码获取在X、Z轴方向上的移动，实现利用手柄进行前后左右的移动；

最终实现了利用HTC VIVE使体验者与虚拟校园产生交互漫游。