三維校園開發(fā)與全景校園虛擬漫游VR設(shè)計方案

頁前言學校為了展示自身風采,越來越重視宣傳,需要一種更為直接的方式宣傳自己。虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于學校,就是虛擬校園,能夠全方位地展示學校的各種軟硬件環(huán)境。本文對全景漫游技術(shù)進行了討論,認為全景漫游技術(shù)中需要解決三個問題:全景圖的生成、漫游空間的編輯和瀏覽器的設(shè)計。在對全景漫游技術(shù)探討的基礎(chǔ)上采用基于兩張圓魚眼圖像的球面全景生成方法生成每個場景的球面全景圖,從而實現(xiàn)一個中等復(fù)雜程度的、具有一定人機交互能力的校園全景漫游系統(tǒng)。先進高校整個系統(tǒng)里面，最薄弱的環(huán)節(jié)就是校園的電子化信息建設(shè)，雖然在整體或者局部實現(xiàn)OA自動化，但是對校園信息整體上沒有一個立體化、形象化的展示，只能通過基礎(chǔ)文字性的網(wǎng)頁，加上幾張照片，算是對學校的一個展示，這樣不但給學校自身形象建設(shè)上拖后腿，另一方面也不利于新生和家長對校園環(huán)境有一個快速全面的了解，從而去花大量的時間和力氣去徒步丈量。教育部在一系列相關(guān)的文件中，多次涉及到了虛擬校園，闡明了虛擬校園的地位和作用。虛擬校園也是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育培訓中最早的具體應(yīng)用，它由淺至深有三個應(yīng)用層面，分別適應(yīng)學校不同程度的需求：簡單的虛擬我們的校園環(huán)境供游客瀏覽基于教學、教務(wù)、校園生活，功能相對完整的三維可視化虛擬校園以學員為中心，加入一系列人性化的功能，以虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為遠程教育基礎(chǔ)平臺，虛擬遠程教育、虛擬現(xiàn)實可為高校擴大招生后設(shè)置的分校和遠程教育教學點提供可移動的電子教學場所，通過交互式遠程教學的課程目錄和網(wǎng)站，由局域網(wǎng)工具作校園網(wǎng)站的鏈接，可對各個終端提供開放性的、遠距離的持續(xù)教育，還可為社會提供新技術(shù)和高等職業(yè)培訓的機會，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益與社會效益。隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，以及硬件設(shè)備價格的不斷降低，我們相信，虛擬現(xiàn)實技術(shù)以其自身強大的教學優(yōu)勢和潛力，將會逐漸受到教育工作者的重視和青睞，最終在教育培訓領(lǐng)域廣泛應(yīng)用并發(fā)揮其重要作用。本論文就是研究如何利用現(xiàn)有的計算機技術(shù)，將校園平面圖或者照片制作成一個立體形式的展示影片，甚至可以實現(xiàn)虛擬校園漫游，包攬校園全景的功能。通過魚眼圖像原理，抽象到平面照片上，在無縫拼接的畫面上實現(xiàn)定點旋轉(zhuǎn)展示，也是對FLASHAS語言的一個更加深入的了解，利用PV3D基礎(chǔ)類，實現(xiàn)強大的虛擬校園漫游成果。虛擬現(xiàn)實技術(shù)§1.1虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念虛擬現(xiàn)實是人們通過計算機對復(fù)雜數(shù)據(jù)進行可視化操作與交互的一種全新方式，與傳統(tǒng)的人機界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現(xiàn)實在技術(shù)思想上有了質(zhì)的飛躍。虛擬現(xiàn)實中的“現(xiàn)實”是泛指在物理意義上或功能意義上存在于世界上的任何事物或環(huán)境，它可以是實際上可實現(xiàn)的，也可以是實際上難以實現(xiàn)的或根本無法實現(xiàn)的。而“虛擬”是指用計算機生成的意思。因此，虛擬現(xiàn)實是指用計算機生成的一種特殊環(huán)境，人可以通過使用各種特殊裝置將自己“投射”到這個環(huán)境中，并操作、控制環(huán)境，實現(xiàn)特殊的目的，即人是這種環(huán)境的主宰。從本質(zhì)上來說，虛擬現(xiàn)實就是一種先進的計算機用戶接口，它通過給用戶同時提供諸如視覺、聽覺、觸覺等各種直觀而又自然的實時感知交互手段，最大限度地方便用戶的操作。根據(jù)虛擬現(xiàn)實技術(shù)所應(yīng)用的對象不同，其作用可表現(xiàn)為不同的形式，例如將某種概念設(shè)計或構(gòu)思可視化和可操作化，實現(xiàn)逼真的遙控現(xiàn)場效果，達到任意復(fù)雜環(huán)境下的廉價模擬訓練目的等。§1.2虛擬現(xiàn)實的特點1.2.1多感知性（Multi-Sensory）所謂多感知是指除了一般計算機技術(shù)所具有的視覺感知之外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運動感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。理想的虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)該具有一切人所具有的感知功能。由于相關(guān)技術(shù)，特別是傳感技術(shù)的限制，目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)所具有的感知功能僅限于視覺、聽覺、力覺、觸覺、運動等幾種。1.2.2浸沒感（Immersion）浸沒感又稱臨場感，指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該使用戶難以分辨真假，使用戶全身心地投入到計算機創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中，該環(huán)境中的一切看上去是真的，聽上去是真的，動起來是真的，甚至聞起來、嘗起來等一切感覺都是真的，如同在現(xiàn)實世界中的感覺一樣。1.2.3交互性（Interactivity）用戶對模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度（包括實時性）。例如，用戶可以用手去直接抓取模擬環(huán)境中虛擬的物體，這時手有握著東西的感覺，并可以感覺物體的重量，視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動而移動。1.2.4構(gòu)想性（Imagination）強調(diào)虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)具有廣闊的可想像空間，可拓寬人類認知范圍，不僅可再現(xiàn)真實存在的環(huán)境，也可以隨意構(gòu)想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。一般來說，一個完整的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)由虛擬環(huán)境、以高性能計算機為核心的虛擬環(huán)境處理器、以頭盔顯示器為核心的視覺系統(tǒng)、以語音識別、聲音合成與聲音定位為核心的聽覺系統(tǒng)、以方位跟蹤器、數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)衣為主體的身體方位姿態(tài)跟蹤設(shè)備，以及味覺、嗅覺、觸覺與力覺反饋系統(tǒng)等功能單元構(gòu)成。這里，虛擬環(huán)境處理器是VR系統(tǒng)的心臟，完成虛擬世界的產(chǎn)生和處理功能。輸入設(shè)備給VR系統(tǒng)提供來自用戶的輸入，并允許用戶在虛擬環(huán)境中改變自己的位置、視線方向和視野，也允許改變虛擬環(huán)境中虛擬物體的位置和方向。而輸出設(shè)備是由VR系統(tǒng)把虛擬環(huán)境綜合產(chǎn)生的各種感官信息輸出給用戶，使用戶產(chǎn)生一種身臨其境的逼真感。§1.3虛擬現(xiàn)實的關(guān)鍵技術(shù)1.3.1基于動態(tài)環(huán)境的建模技術(shù)虛擬環(huán)境的建立是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的核心內(nèi)容。動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)的目的是獲取實際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)應(yīng)用的需要，利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。三維數(shù)據(jù)的獲取可以采用CAD技術(shù)（有規(guī)則的環(huán)境），而更多的環(huán)境則需要采用非接觸式的視覺建模技術(shù)，兩者的有機結(jié)合可以有效地提高數(shù)據(jù)獲取的效率。1.3.2應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具虛擬現(xiàn)實應(yīng)用的關(guān)鍵是尋找合適的場合和對象，即如何發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力。選擇適當?shù)膽?yīng)用對象可以大幅度地提高生產(chǎn)效率、減輕勞動強度、提高產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量。為了達到這一目的，必須研究虛擬現(xiàn)實的開發(fā)工具。例如，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)開發(fā)平臺、分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)等?，F(xiàn)在目前流行的ISB（InternetSpaceBuiIder）和ISA（InternetSceneAssemble）2款開發(fā)軟件§1.4虛擬現(xiàn)實的研究現(xiàn)狀1.4.1國外研究現(xiàn)狀美國作為VR技術(shù)的發(fā)源地，其研究水平基本上就代表國際VR發(fā)展的水平。近年來,虛擬現(xiàn)實在美國航空航天和軍事領(lǐng)域的若干成功應(yīng)用所獲得的巨大經(jīng)濟效益和社會效益，促使美國政府進一步加大了對虛擬現(xiàn)實技術(shù)研究的支持力度。在美國虛擬現(xiàn)實在以下三個方面發(fā)揮重大作用：（1）武器系統(tǒng)性能評價；（2）武器操縱訓練；（3）指揮大規(guī)模軍事演習。虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用將大幅度降低以上三者所需的費用，極大地提高效益，并消除意外傷亡事故。在軍事領(lǐng)域，美國的主要研究單位為：美國空軍技術(shù)研究所(AirForceInstituteofTechnology)主要研究人類因素的檢測、計算機圖形學以及與大規(guī)模分布綜合環(huán)境應(yīng)用有關(guān)的人機交互問題，尤其對那些培養(yǎng)實際操作人員的環(huán)境感興趣。他們正在研制一種便宜的、實時網(wǎng)絡(luò)化的飛行模擬器NPSNET4。它使用SIMNET和分布式交互仿真兩種協(xié)議進行主機之間的通信。NPSNET計劃注意虛擬世界的系統(tǒng)在現(xiàn)實世界問題中的應(yīng)用。在航天領(lǐng)域，現(xiàn)在NASA已經(jīng)建立了航空、衛(wèi)星維護VR訓練系統(tǒng)，空間站VR訓練系統(tǒng)，并且已經(jīng)建立了可供全國使用的VR教育系統(tǒng)。北卡羅來納大學(UNC)的計算機系是進行VR研究最早的大學，他們主要研究分子建模、航空駕駛、外科手術(shù)仿真、建筑仿真等。美國政府對虛擬現(xiàn)實技術(shù)非常重視，他們支持的虛擬現(xiàn)實研究計劃都是面向航空航天和軍事應(yīng)用的。虛擬現(xiàn)實將在武器系統(tǒng)的性能評價和設(shè)計、操縱訓練和大規(guī)模軍事演習及戰(zhàn)役指揮方面發(fā)揮重要作用，并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。美國已初步建成了一些洲際范圍的分布式虛擬環(huán)境，并將有人操縱和半自主兵力引入虛擬的戰(zhàn)役空間，,在世界上處于領(lǐng)先地位。1.4.2中國研究現(xiàn)狀我國VR技術(shù)研究起步較晚，與國外發(fā)達國家還有一定的差距，但現(xiàn)在已引起國家有關(guān)部門和科學家們的高度重視，并根據(jù)我國的國情，制定了開展VR技術(shù)的研究計劃。九五規(guī)劃、國家自然科學基金委、國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃等都把VR列入研究項目。國內(nèi)一些重點院校，已積極投入到了這一領(lǐng)域的研究工作。北京航空航天大學計算機系是國內(nèi)最早進行VR研究、最有權(quán)威的單位之一，著重研究了虛擬環(huán)境中物體物理特性的表示與處理；實現(xiàn)了分布式虛擬環(huán)境網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，虛擬現(xiàn)實應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)平臺等。浙江大學開發(fā)出了一套桌面型虛擬建筑環(huán)境實時漫游系統(tǒng)，還研制出了在虛擬環(huán)境中一種新的快速漫游算法和一種遞進網(wǎng)格的快速生成算法；哈爾濱工業(yè)大學已經(jīng)成功地虛擬出了人的高級行為中特定人臉圖像的合成、表情的合成和唇動的合成等技術(shù)問題。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在我國近些年發(fā)展極為迅速，被廣泛的應(yīng)用在城市規(guī)劃、教育培訓、文物保護、醫(yī)療、房地產(chǎn)、互聯(lián)網(wǎng)、勘探測繪、生產(chǎn)制造、軍事航天等數(shù)十個重要的行業(yè)，全世界的目光都聚焦于虛擬現(xiàn)實技術(shù)在中國的蓬勃發(fā)展。流行一時的網(wǎng)絡(luò)游戲，實質(zhì)上也是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的一種簡單應(yīng)用。虛擬校園技術(shù)§2.1虛擬校園的基本概念計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、三維地理信息系統(tǒng)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展使得我們可以在計算機網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建虛擬校園(Virtualcampus)。用戶在網(wǎng)絡(luò)上即可對校園景觀、校內(nèi)的各種設(shè)施和服務(wù)獲得身臨其境的感受，還可以在網(wǎng)絡(luò)上使用部分設(shè)施和接受服務(wù)。虛擬校園提供了校園景觀及設(shè)施最直觀的表現(xiàn)形式，方便了用戶對校園信息的訪問、促進了大學的建設(shè)和遠程教學的發(fā)展。虛擬校園是基于地理信息技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)，將校園地理信息和其他校園信息相結(jié)合。以虛擬現(xiàn)實場景界面實現(xiàn)棱園景觀及信息的瀏覽查詢，并可上傳到計算機網(wǎng)絡(luò)和提供遠程用訪問。§2.2虛擬校園的建模方法校園虛擬場景的建模方法主要有兩種。2.2.1基于圖形的建模與繪制一種是基于圖形的建模與繪制(Gcomelry—BasedModcliagandRenderingGBMRj；2.2.2基于圖像的建模與繪制一種是基于圖像的建模與繪制(Inlagc—BasedModelinkandRendering，IBMRj；它是以環(huán)境中抽樣出的離散圖像組成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過處理與組織這些圖像數(shù)據(jù)而得到環(huán)境的連續(xù)描述的過程。與GBMR相比，IBMR方法的優(yōu)越性在于：一是無需繁瑣的場景建模工作；二是不需要特殊的設(shè)備。如圖形加速卡和價格昂貴的圖形工作站，在普通電腦上即可運行：三是能實時地顯示生成的環(huán)境，處理時間獨立于景物復(fù)雜度。IBMR一種常見的實現(xiàn)方法是用全景圖集臺來構(gòu)成虛擬環(huán)境、在虛擬環(huán)境中漫游相當于選擇不同的全景圖?！?.3全景圖的概念全景圖是虛擬實景的一種表現(xiàn)形式，會讓使用者有進入照片中的場景的感覺。全景圖區(qū)別于普通的拼接照片的地方在于，全景圖是基于魚眼技術(shù)，利用專業(yè)相機拍攝出來的照片，觀察者從每個角度觀察，都能夠獲取直觀的立體感，而普通的拼接照片，只是在一個平面上實現(xiàn)相機取景范圍的限制。2.3.1全景圖的特點360度的高質(zhì)量的全景圖主要有三個特點1、全：全方位，全面的展示了360度球型范圍內(nèi)的所有景致；可在例子中用鼠標左鍵按住拖動，觀看場景的各個方向；2、景：實景，真實的場景，三維全景大多是在照片基礎(chǔ)之上拼合得到的圖像，最大限度的保留了場景的真實性；3、三維：三維立體的效果，雖然照片都是平面的，但是通過軟件處理之后得到的三維全景，卻能給人以三維立體的空間感覺，使觀者猶如身在其中。但是由于受到設(shè)備的限制，非專業(yè)的攝影人員，是很難拍到上面描述的效果的全景圖的。但是，就普通相機加上一些照片拼合軟件，所得到的全景圖片的表現(xiàn)形式已經(jīng)比普通的照片要好得很多。2.3.2全景圖的生成全景圖模型一般有立方體、圓柱體和球體三種。以柱面全景圖像為例，若需取得具有攝影真實感的全景圖像，可采用全景照相機、普通照相機或攝像機來獲取圖像數(shù)據(jù)。全景照相機可直接獲得全景圖像，普通照相機或攝像機則需要固定在可水平旋轉(zhuǎn)的支架上，使得相機的鏡頭位于支架的中心點。如果是照相機，轉(zhuǎn)動照相機一周，每間隔一定的角度拍一張照片，以保證相鄰照片有一定的重疊；攝像機則需緩慢地繞中心點旋轉(zhuǎn)一周拍攝，使用數(shù)碼照相機或數(shù)碼攝像機來獲取圖像數(shù)據(jù)是比較有利的，因為獲取的圖像數(shù)據(jù)可以直接下載到計算機進行后續(xù)處理。照相機或攝像機所得到的圖像數(shù)據(jù)屬于中心投影，需要經(jīng)過投影變換來將這些中心投影圖像投影到一個圓柱面上。完成這種柱面的正投影變換后，再經(jīng)過拼接形成柱面全景圖像，整個拼接過程分成圖像匹配和平滑連接兩個步驟完成。圖像匹配是確定相鄰圖像的重疊范圍，一般有基于面積和基于特征等方法，平滑連接使得拼接區(qū)域色調(diào)變化平滑，提高了圖像質(zhì)量?？刹捎玫氲龅姆椒ǎ丛谥丿B部分由前一幅圖像慢慢地過渡到第二幅圖像并刪去垂直方向錯開的圖像部分。全景圖像生成后，空間編輯器將不同地點而又眾多的全景圖像組織為虛擬的全景空間，全景圖像的數(shù)據(jù)量通常是較為龐大的，需要對其進行壓縮，通常采用JPEG算法進行壓縮。虛擬全景空間漫游時，一般只將可見部分的全景圖像調(diào)人內(nèi)存并解壓，通過柱面全景圖像的反投影算法，將可見部分的柱面圖像反投影為中心投影圖像并顯示在計算機屏幕上。全景圖形模型的選擇全景圖形模型的選擇計算機繪制普通照相機全景照相機投影變形拼接全景圖生成空間編輯器圖2-1虛擬全景空間生成流程圖2.3.3全景圖的公共隱私處理眾所周知，全景地圖在人們直觀感知上的確提供了很大的方便，但是由于全景地圖的涉及范圍光，許多隱私問題，就直接成為人們爭論的焦點。07年谷歌街景漫游的推出，受到許多人的歡迎，甚至有時候被用于軍方活動，慢慢的，當許多人發(fā)現(xiàn)在其上能夠看到自己的生活照片，比如穿著簡便在自己家院子里面曬太陽之類的，人們開始為自己的隱私擔憂。谷歌被各方指責，于是開始對該項服務(wù)進行處理，比如取景的時候，避開人多的地方，在景象上進行模糊度的處理等等措施。那么我這個校園全景圖的處理上就稍微的簡便一些，從以下幾個方面：在圖源上做處理；我們采集回來的實景照片的時候，我們可以對相關(guān)的重要場景或者人物，進行模糊處理，比如對重要部門辦公場所實施高度模糊；對人員進行輕度模糊處理。但整個所有的處理不會影響對學校范圍的觀察。取景地點的選擇；盡量在人少的地方實施拍照取景工作，對必要的辦公場所，取景的時候大范圍入手，一筆帶過式的掃描?！?.4虛擬校園的優(yōu)勢三維虛擬校園技術(shù)對大學的對外宣傳、招生、校容校貌的展示等具有非常重要的作用，是校園信息化建設(shè)的重要組成部分。三維虛擬校園系統(tǒng)，可實現(xiàn)以下功能：2.4.1直觀的了解校園三維虛擬校園基于瀏覽器，無任何瀏覽器插件，具有友好的用戶操作界面，用戶操作方便快速，可以用鼠標任意的拖動，放大或者縮小。通過三維虛擬校園可以比較直觀的了解校園的各個區(qū)域，在這個三維的校園里，空間次序的視覺理解和感知變得非常容易，使瀏覽者對校園環(huán)境產(chǎn)生身臨其境的感覺，其中的教學樓、實驗樓、圖書館、宿舍樓、食堂、道路及綠化地帶和種植的植物，都栩栩如生的呈現(xiàn)在我們的眼前，三維虛擬校園模擬真實世界，減少處理時間，提高效率，提供了一個生動的校園空間建設(shè)三維虛擬校園可以比較直觀的了解校園的各個區(qū)域，在這個三維的校園里，空間次序的視覺理解和感知變得非常容易，使瀏覽者對校園環(huán)境產(chǎn)生身臨其境的感覺，其中的教學樓、實驗樓、圖書館、宿舍樓、食堂、道路及綠化地帶和種植的植物，都栩栩如生的呈現(xiàn)在我們的眼前，三維虛擬校園模擬真實世界，減少處理時間，提高效率，提供了一個生動的校園空間；2.4.2方便學生大學內(nèi)教學樓、宿舍樓、食堂及實驗樓等公共設(shè)施眾多，有了三維虛擬校園，使新生在入學前就可以全面的了解校園的布局，交互式的查詢，可以了解校園的所有信息，為盡快的適應(yīng)學習生活提供方便；三維虛擬校園不只是對現(xiàn)實校園建筑形狀、地理形態(tài)的仿真，而是對整個校園及其社會活動和經(jīng)濟活動在網(wǎng)絡(luò)上的真實再現(xiàn)。（可接駁觸摸屏）2.4.3有利于招生宣傳網(wǎng)絡(luò)宣傳現(xiàn)已成為非常有效的手段，率先建立三維虛擬校園，有助于提高學院的形象，對大學的全國范圍招生有極大的幫助。2.4.4地圖便箋功能方便好用的地圖便箋功能，用戶可以自己在三維虛擬校園上進行標注，然后生成相應(yīng)網(wǎng)址，可以發(fā)送給他人，他人打開網(wǎng)址后就能看到用戶在地圖上的標注，實現(xiàn)信息共享。2.4.5豐富的應(yīng)用接口功能三維虛擬校園系統(tǒng)具有良好的開放性，為其他信息提供了載體，該系統(tǒng)可直接嵌入到大學的網(wǎng)站，可接駁觸摸屏，還可以接駁視頻監(jiān)控系統(tǒng)。網(wǎng)上校園中的各個院系或其它部門都可以通過嵌入虛擬校園的代碼，制作出各種形態(tài)的模擬公告板，譬如校園留言板、招生信息等，從網(wǎng)絡(luò)中模擬出的多態(tài)廣告，具有極高趣味性和新穎性，大大的提升點擊率，尤其是針對校慶活動，更有極佳的宣傳效果。例如，網(wǎng)站發(fā)布會議通知或者考試地點等信息時都可嵌入地點位置代碼，用戶在瀏覽信息內(nèi)容的同時能直觀的在虛擬校園中看到會議或者考試等的具體位置，有效提高大學的美譽度，有助于大學自身的宣傳和信息的高度集中、配置和互動。2.4.6校園信息搜索引擎

在網(wǎng)上校園中建立一個本地搜索引擎供用戶瀏覽查找信息是非常有效的。譬如當我們搜索圖書館的主題時，在出來的搜索結(jié)果列表里面，我們可以訪問圖書館的具體位置、實景，以及圖書的借閱情況、開放時間等；2.4.7優(yōu)化領(lǐng)導管理三維虛擬校園的直觀特性，可以優(yōu)化領(lǐng)導管理，對于校園信息管理、校園規(guī)劃、建設(shè)等能夠全局掌控。技術(shù)實施說明§3.1全景圖生成制作技術(shù)3.1.1照片的拼接技術(shù)全景地圖最重要的一點，就是照片的拼接，將你360度旋轉(zhuǎn)拍攝的照片，拼接成一張在平面上看上去很廣范圍的照片，使得生成全景展示地圖的時候能還原當時拍攝的真實景象。1：利用軟件的自動拼接我用富士相機，他們本身提供一款photoswitch的軟件，將所拍的照片直接自動拼接起來，很簡單。Photoshop里面“自動”也可以實現(xiàn)照片的拼接。但是軟件自動拼接起來的圖片都是一副彎曲的弧形全景圖，不是我們所預(yù)期的平面直線型。以下以PhotoShop為例子說明拼接步驟：圖3-1然后選擇相應(yīng)的文件或文件夾即可自動完成。圖3-2這是處理完成的照片效果。2：手工的裁剪拼接相對與軟件自動的拼接，手工拼接有一個好處就是可以制作出更加精美的全景圖片，可以隨時對拼接出進行細節(jié)調(diào)整，而不是不可控制的自動化。手工拼接對照片的要求要高一些，首先要對相機的焦距經(jīng)行定位，固定值拍攝，最好是用支架或者物體固定拍攝的角度和水平高度。這里建議用卡片機拍攝最好是帶廣角鏡頭的，單反相機拍出來的會有卷腳的因素，不利于拼接。3.1.2FLASH技術(shù)全景圖制作中一個最重要的步驟就是實現(xiàn)移動化，這就需要借助FLASH中的一組類包，來實現(xiàn)Flash3D的效果。首先去網(wǎng)上下載這個類包，然后是這個類包的安裝，按下CTRL+U，出現(xiàn)下面的對話框，選擇actionScript欄，然后選擇actionscript3.0設(shè)置。圖3-3然后出現(xiàn)這個對話框，把這個類包的路徑添加進去就可以用了。圖3-4到這里，我們就可以用自己的pv3d做東西了。首先，用pv3d時，要有五個基本的要素，container，scene，camera，material和object，所以在as的開頭，我們要把這些包給導進來。importorg.papervision3d.scenes.*;importorg.papervision3d.cameras.*;importorg.papervision3d.materials.*;importorg.papervision3d.objects.*;先新建一個container；varcontainer:Sprite=newSprite();container.x=stage.stageWidth/2;container.y=stage.stageHeight/2;addChild(container);然后我們新建一個scene和camera；varscene:MovieScene3D=newMovieScene3D(container);varcamera:Camera3D=newCamera3D();camera.zoom=5;然后是建一個material，我們這里新建的是一個BitmapAssetMaterial，他可以載入庫里的bitmap對象。varbtm:BitmapAssetMaterial=newBitmapAssetMaterial("cover");btm.oneSide=false;btm.smooth=true;然后是object，Plane型，包里還有很多的object，如stars，sphere，cube等等。varplane=newPlane(btm,234,236,2,2);然后把這個object添加到scene中去。scene.addChild(p);最后把攝像機架好。scene.renderCamera(camera);這樣一個見的pv3d應(yīng)用就完成了，但是似乎沒有什么3d的效果，好的，我們把架攝像機的那部分代碼換成下面的樣子。addEventListener(Event.ENTER_FRAME,handler);functionhandler(e:Event){p.rotationX+=5;scene.renderCamera(camera);}代碼實例圖：圖3-5第一步：啟動Flash8.0，選擇菜單“修改→文檔”命令打開文檔屬性框，將文檔的寬度設(shè)置為450px，高度設(shè)置為250px，背景色為黑色；選擇菜單“文件→導入→導入到庫…”命令出現(xiàn)對話框，選擇靜態(tài)全景圖，再單擊“打開”按鈕導入圖片；選擇菜單“插入→時間軸→圖層”命令插入三個新層，雙擊圖層名稱可重新命名，從上至下分別取名為：、控制腳本、控制按鈕、顯示區(qū)、全景圖。第二步：選擇菜單“插入→新建元件…”出現(xiàn)對話框，選擇類型為“按鈕”，名稱為“放大”，這樣創(chuàng)建一個放大按鈕，然后使用這種方法再制作一個“縮小”按鈕；創(chuàng)建一個名為“響應(yīng)”的按鈕，該按鈕是一個矩形，尺寸大約是360×200；選擇菜單“插入→新建元件…”出現(xiàn)對話框，選擇類型為“影片剪輯”，名稱為“拼接全景圖”；選擇菜單“窗口→庫”打開“庫”，將其中的圖片（全景圖.jpg）拖放到舞臺上，并且復(fù)制一份，將他們拼接起來（如圖3-6）。圖3-6動態(tài)全景圖中所用元件第三步：打開“庫”，將三個按鈕拖放到“控制按鈕”層第1幀的舞臺上，其中“響應(yīng)”按鈕的位置在全景圖顯示區(qū)域（大概在場景的中心位置），并且單擊舞臺下方的“屬性”按鈕，將其透明度（Alpha）設(shè)置為“0”，寬度為360，高度為200，X為50，Y為25；“放大”和“縮小”按鈕在“響應(yīng)按鈕”的右下側(cè)，再在該層的第25幀按F5鍵插入幀；在“顯示區(qū)域”層第1幀的舞臺上繪制一個與“響應(yīng)按鈕”等大的矩形，要正好覆蓋在“響應(yīng)”按鈕上，將“庫”中的“拼接全景圖”影片拖放到層“全景圖”的第1幀（如圖3-7），最后在這兩個層的第25幀按F5鍵。圖3-7舞臺上各個原件的位置第四步：選中“拼接全景圖”影片，然后單擊下方的“屬性”按鈕，將其實例名設(shè)置為“tupian”；在“控制腳本”層的第1幀按F6鍵插入關(guān)鍵幀，單擊舞臺下方的“動作”面板，然后加上如下腳本：

l=459;//l是場景寬度

h=250;//h是場景高度

t=50;//t是顯示區(qū)域頂部坐標

b=250;//b是顯示區(qū)域底部坐標

v=250;//v是水平線坐標

m=(t+b)/2;//m是顯示區(qū)域的中心坐標

si=100*(b-t)/(tupian._height);//si是最小縮放倍數(shù)注意：“//”后面的是語句說明，這里的部分數(shù)據(jù)要根據(jù)制作時的實際大小來設(shè)置（如圖3-8）。圖3-8腳本輸入面板第五步：在“控制腳本”層的第5幀按F6鍵，然后打開“動作面板”，輸入：“stop();”腳本（注：引號不要輸入）；再在第10幀按F6鍵，然后打開“動作”面板輸入腳本（具體內(nèi)容參閱源程序），這段腳本主要是獲取光標的位置，根據(jù)光標的移動方向和速度，控制全景圖的移動方向和速度。在第11幀按F6鍵，打開“動作”面板，輸入：“gotoAndPlay(10);”，它主要是實現(xiàn)重復(fù)執(zhí)行兩幀代碼，從而保證在移動鼠標后，全景圖一直保持運動。第六步：在“控制腳本”層的第15幀按F6鍵，然后打開“動作”面板輸入腳本（具體內(nèi)容參閱源程序），這段腳本主要是按比例改變?nèi)皥D的高度和寬度，從而實現(xiàn)放大效果。在第16幀按F6鍵，打開“動作面板”，輸入：“gotoAndPlay(15);”，作用是重復(fù)執(zhí)行第15幀腳本。第七步：在“控制腳本”層的第20幀按F6鍵，然后加上腳本（具體內(nèi)容參閱源程序），這段腳本作用是讓圖片在放大后可縮小，并且設(shè)定縮小后不能小于原圖的尺寸。最后在第21幀按F6鍵，加上腳本：“gotoAndPlay(20);”，作用是重復(fù)執(zhí)行第20幀腳本。第八步：單擊層“顯示區(qū)”，然后右擊選擇“遮罩層”（如圖3-9），這樣全景圖就只能出現(xiàn)在顯示區(qū)；選中“放大”按鈕，打開“動作”面板輸入腳本（具體內(nèi)容參閱源程序），這段腳本是當按下鼠標左鍵時，執(zhí)行第15幀代碼，即放大全景圖，松開左鍵時執(zhí)行第5幀代碼，停止執(zhí)行代碼。選中“縮小”按鈕，加上語句（具體內(nèi)容參閱源程序），這段腳本也是按下鼠標執(zhí)行第20幀代碼，松開后執(zhí)行第5幀代碼。選中“響應(yīng)”按鈕，加上語句（具體內(nèi)容參閱源程序），這段腳本的作用是當光標在響應(yīng)按鈕上，執(zhí)行第10幀腳本，當光標離開響應(yīng)按鈕時停止執(zhí)行腳本。圖3-9圖層示意圖第九步：按Ctrl+Enter鍵觀看動態(tài)全景圖效果（如圖3-10），當光標向左移動時圖片就會向左播放，光標向右移動時圖片向右播放，單擊“放大”按鈕可以放到全景圖，此時圖片可以上下移動；最后選擇菜單“文件→發(fā)布設(shè)置”命令彈出對話框，勾選“格式”選項下的“Flash（.swf）”選項，然后單擊“發(fā)布”按鈕將全景圖輸出成Flash動畫。由于Flash動畫可以在很多軟件調(diào)用，并且目前幾乎所有的電腦上都安裝了Flash播放器，所以Flash制作的全景圖全景圖具有更加廣泛的應(yīng)用空間。圖3-10播放3.1.3利用軟件直接制作全景圖 我們利用flash來實現(xiàn)全景圖的效果，實際上也是借助了某些別人開發(fā)好的類，來實現(xiàn)利用AS腳本來控制照片的呈現(xiàn)效果。 現(xiàn)在市面上有很多類似的制作360全景圖的軟件，我拿Pano2QTVR舉例，Pano2QTVR是一個基于蘋果的QuickTime核心的虛擬現(xiàn)實軟件，可以制作。Mov格式的影片剪輯還有很多的照片拼接處理。 下面是軟件新建工程后的截圖：圖3-11該軟件提供了矩形球面投影、立方體型、圓柱形三個建模實體對象，也就是實現(xiàn)集成了FLASH里面AS語言中的camera3D類，在這里可以直接選擇即可。但是沒有那么靈活，范圍、幀頻、以及觀察視角的選擇都固定了。在FLASH的選項里面，我們可以簡單的設(shè)置圖像是否自動旋轉(zhuǎn)，以及是否加上控制按鈕。如圖3-12所示圖3-12選擇了輸出位置和輸出格式后，創(chuàng)建就OK了，下面是效果圖：圖3-13校園地圖與風景展示前面將所有的技術(shù)介紹完后，不知道大家發(fā)現(xiàn)沒有，感覺還是很散，一個是一個，整個系統(tǒng)就是一個swf動畫，完全稱不上一個系統(tǒng)。所以我們接下來要做的就是將三維全景地圖展示和校園地圖結(jié)合起來，起到真正的一個導航的作用?！?.1校園地圖立體化導航的意義現(xiàn)如今高校生源逐年減少的環(huán)境下，招生數(shù)量成了一個高校能否生存下來的重要指標。排除百年老校那些名聲，高校建立自己的形象在這其中起到了至關(guān)重要的作用。但是，大肆的彩頁廣告，甚至不惜血本的平面宣傳充斥著我們的周圍，真正的效果又怎么樣呢？許多高校都忽略了自己家窗戶的宣傳，就是自己的網(wǎng)站，高校對外宣傳的一個窗口，其實做好自己家的裝修就是最好的廣告。一個學生對一個新學校的了解，也只能通過學校的官方網(wǎng)站來了解，但是眾多高校網(wǎng)站上除了官話套話，取得的成就，希拉拉幾張學校的風景照，以為這樣就建立了根據(jù)地，其實我們最希望看到的是一個對學校整體、宏觀上的把握，當然地圖是最方便快捷的，但是我經(jīng)過調(diào)查，湖北省高校除了幾所部屬的高校，其他幾百所高校竟然基本上都沒有?！?.2校園地圖的實用性研究校園地圖不同于中國地圖，更不同于世界地圖，他不用包含大范圍的面積，校園地圖專注的只是校園內(nèi)的一塊，更具有針對性，所以在導航和展示方面要綜合考慮。當然校園地圖首要的責任是進行地理位置的標注以及路線的指明，校園平面圖是必不可少的。（可以參照武漢大學校園地圖/xymap/）這里就以我們中南分校為例，以下圖4-1是2007年的由大學生記者團制作的校園平面圖。圖4-1從該圖我們可以大概了解到學校的一些基本建筑以及各自的方位，是一個比較簡單的平面圖，至少可以不讓人迷路，這就是一個校園地圖的基本功能。§4.3校園地圖的升級校園地圖的升級不是指地圖內(nèi)容的變化，升級是指技術(shù)上的升級，不能說幾年前你在看平面圖，現(xiàn)在還看吧，從2D到3D的一個升級改進，就是校園地圖升級的過程。這里升級的過程還是以中南分校校園地圖為例，如圖4-2圖4-2這是09年由藝術(shù)學院制作的，且不說藝術(shù)學院其本身的藝術(shù)設(shè)計能力，但是它至少表明了。那種以前單純的平面示意圖已經(jīng)近乎被淘汰了，人們希望看到更加真實的場景，也就是前面講到的虛擬現(xiàn)實。圖4-2里面可以我們可以基本看到，地圖里面不僅標明了建筑物的名稱，還按照相應(yīng)的比例進行了模型構(gòu)造，綠地、草坪也都有顯示。這張地圖明顯的給人一種更加直觀的感覺，這就是高校對外展示的一個絕佳的窗口，一張擦得很亮的名片?！?.4校園風景的展示與地圖的結(jié)合僅僅有了地圖，還是只能從印象上給人一個大概的方位感，真實的在某點觀察到的景象，還是不能呈現(xiàn)出來，這里就需要一種所見即所得的技術(shù)，也就是虛擬漫游技術(shù)，不過很可惜，這項技術(shù)掌握起來難度有點大，我決定換一種方式來代替，實現(xiàn)某種意義上的偽3D漫游技術(shù)，其實是點擊所見即所得。傳統(tǒng)意義上的校園風景展示無外乎列表式、縮略圖式等，他們的共同點就是把風景展示作為一個單獨的項目來呈現(xiàn)，沒有把他同別的東西聯(lián)系起來，其實風景和地圖結(jié)合起來，能夠更加的吸引人，而且讓人了解的更多，獲得的信息更加真實，一方面可以為企業(yè)或者學校提升對外形象，另外可以引入商業(yè)機制盈利。圖4-3圖4-3是我們學校的風景展示頁面，列表形式的，相當?shù)牟恢庇^，瀏覽圖片要進行很多次點擊，用戶體驗不好。圖4-4圖4-4是用flash自作的一組相冊展示，比較動感，而且每張都以圖片形式展現(xiàn)出來，更加直觀?！?.4校園導航地圖的制作校園導航地圖要實現(xiàn)完全的3D模式，就像前面提到的一樣，需要大量的建模工作，所以我還是采取動畫導航的模式來制作，用逐幀動畫的模式，把一個路線描述出來。具體制作方法見下：第一步：選取背景地圖，并進行標注；圖4-5這里用一個音樂符號代表，新同學在大門口的位置，并進行說明。第二步：背景圖不變，只是標注的位置發(fā)生變化，一副畫面一副畫面的移動，最后，制作成動畫，就看起來像一個動態(tài)的導航圖了。圖4-6就是制作過程中用到的圖片。圖4-6第三部：利用軟件將這許多圖片制作成順序播放的動畫。比如PS、Anmation等，我是直接利用美圖秀秀的閃圖功能做的，沒有對圖片進行優(yōu)化，所以感覺體積有點大?？聪滦Ч麍D，圖4-7圖4-7導航地圖上的應(yīng)用接口當然一個地圖的好壞，主要標準是看能不能快速方便的找到用戶要去的地方，也就是2點搜索的功能。比如說，起點和終點，然后標注出各種路線，以及對最優(yōu)路線作出特別標注。這些都是一個成熟的商業(yè)化地圖所必須具備的，我們的校園地圖有其自己的特點：一是面積不是很大，二是路線不是特別復(fù)雜，三是導航意義在于學生，屬于公益性質(zhì)的。所以我在開發(fā)程序上預(yù)留了許多應(yīng)用和接口，方便以后加入更多的元素進來?！?.1地圖導航中加入商家的展示如果說為了商業(yè)化，實現(xiàn)利益，那么校園商鋪導航絕對是一個不錯的嵌入點。這里我們可以提供比較好吃的餐館，比較有創(chuàng)意的DIY店鋪等等，既可以為商家服務(wù)，也可以為同學提供便利。 這種模式比較單一，只能提供簡單的文字介紹，不過如果時間充足的情況下，加上標注式的隱藏層，可以實現(xiàn)全副的圖片文字介紹，甚至是商家的宣傳動畫。§5.2地圖導航中加入社區(qū)的元素這個模式是目前非?；馃岬纳鐓^(qū)模式，也就是SNS網(wǎng)站類型的。我們每一個用戶都擁有一個自己的賬號，擁有自己的角色，可以進行聊天以及微博模式的文字交流。將地圖和社區(qū)結(jié)合，更加深層次的吸引用戶的停留，為網(wǎng)站實現(xiàn)商業(yè)利益做更大的幫助?！?.3地圖導航中加入游戲的元素就是模擬人生的精簡版，可以控制自己的角色進行一系列的生活活動，在虛擬校園內(nèi)開店，擺攤，送外賣等等，這一切我們生活中的事情都可以搬到虛擬社區(qū)這個平臺上，游戲與地圖結(jié)合，在游戲的過程中，對校園有一個更加深入的了解?！?.4說明這些接口有的并不是一個人能夠開發(fā)完成的項目，而其中涉及到的知識體系會很寬泛的。但是一個設(shè)計就要考慮到各方各面，因為只有你想到了，才可能做到。這些也是我畢業(yè)設(shè)計中不足的地方，期望以后能夠繼續(xù)研究下去。結(jié)論經(jīng)過兩個多月的設(shè)計和開發(fā)，校園三維漫游地圖基本開發(fā)完畢。其功能符合用戶需求，能夠完成基本的瀏覽和觀看，還提供了多處景點的瀏覽，增加了操作的簡易型和實景展現(xiàn)真實性，提高了系統(tǒng)的全面性，并具備多用戶同時瀏覽，并發(fā)處理請求的需求。但是由于設(shè)計時間較短、經(jīng)驗不足以及對3D建模沒有進行深一步的學習與了解，該系統(tǒng)還有許多不盡如人意的地方和功能上的缺陷。比如缺少第一視角前進后退