虛擬現實漫游系統的研究和實現方法研究

康艷霞

摘 要：虛擬現實技術作為一門新興學科被廣泛的運用于各個領域，在社會上產生了深遠影響。基于虛擬現實技術生成的漫游系統是虛擬技術的一個重要分支，貝廣泛的運用于游戲、旅游、建筑、航天、醫學、建筑等多個領域并迅速發展。文章將簡要分析虛擬漫游系統的實現方法，幫助虛擬漫游系統的開發和技術推廣。

關鍵詞：虛擬現實技術；漫游系統；實現；建模；圖像

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）08-0031-01

1 虛擬現實技術和虛擬漫游系統

虛擬現實技術（VR）興起于20世界60年代，是計算機圖形學、計算機仿真技術、人機接口技術、多媒體技術以及傳感技術的基礎學科的交叉發展基礎上形成的新興技術，是指利用計算的生成的一種模擬現實的特殊環境，擁護通過各種特殊裝置將自身“投射”到虛擬環境之中，并沉浸其中，實現對環境的控制、操作等直接交互的技術。虛擬現實技術具有沉浸性、交互性和想象性，任何一個虛擬現實系統都可以用3I來表示。

虛擬漫游系統是虛擬現實技術上發展起來的一個分支。虛擬漫游系統是一個包含了逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環境，是一個假想空間或實時仿真空間。虛擬漫游系統的用戶通過輔助裝置和設備沉浸入該虛擬環境中漫游，實現任意角度的對虛擬環境中虛擬對象的觀察，具有身臨其境之感。虛擬漫游系統被廣泛的運用于軍事、娛樂、醫學、制造業、地理信息系統搭建等諸多領域。如圖1、2所示。

2 虛擬漫游系統的實現方法

虛擬現實漫游系統的實現方法主要有三種，文章將一一作簡要分析。

2.1 利用幾何模型建立的虛擬漫游系統

利用幾何模型建立的虛擬漫游系統是最常見的，它以計算機圖形學的基本繪制原理作為基礎，將要模擬的場景從三維上進行數字化抽象、構造出虛擬的三圍景觀模型結構，包括其中的建筑物、自然物、自然場景等，并按照場景顯示的需求將三圍景觀模型的材質的相關信息進行設定，為虛擬環境建立光照模型，使感官效果接近真實。最后，設定繪制虛擬場景所需的控制參數集合，利用交互控制器將觀察者的位置信息提取出來，輸出時，設備上設定的光照參數等可以實現實時渲染繪制反應的視景畫面在，整個場景的漫游就實現了。例如，利用建模建立的虛擬漫游系統在房產宣傳展示中得到了良好運用。其簡要建模過程為：利用3DMAX軟件導入小區實際平面規劃圖和房產戶型圖，從典型建筑開始，利用設計圖和相關參數建立模型，再進行優化。建立的房產的虛擬模型應包含兩個部分：房產外部景觀虛擬場景（樓群、道路、琥珀、草地、樹木、花壇、路燈等）、室內虛擬場景（客廳、我是、廚房、衛生間、書房及其他功能區內的主要家具家電等）建模完成后，對系統進行優化，比如利用刪除多余面片、視域分割剔除、減少長條模型等方法使場景簡單、清晰。室內漫游時，采用多個分割平面把多個房間隔開，構造房間，使漫游時能有效的觀察房間的場景、門口、窗戶等。完成了三維建模后的數據模型，將其轉換到漫游引擎，控制光源，使場景隨觀察者的視點的轉移進行變換，具有交互性和真實感的房產漫游系統就形成了。

2.2 基于圖像建立的虛擬漫游系統

基于圖像建立的虛擬漫游是近年發展較為迅速的虛擬漫游實現方式。主要方法是對真實模型的離散或連續的圖片、視頻數據用外部設備進行采集，將采集到的數據作為虛擬場景構建的原始數據，采用圖像系統對這些原始數據進行優化和整理，生成逼真的場景的平面全景圖，然后建立相應的空間模型，將多幅的全境圖在空間模型中重新組織形成虛擬的實景空間，自此，能夠全方位進行場景漫游的虛擬漫游系統就形成了。

基于圖像建立的虛擬漫游系統無需建模，能夠通過圖像軟件生成高質量的圖像環境反應真實場景，簡單、快速、逼真，便于實物虛擬。基于圖像建立的虛擬漫游系統的基礎是要獲得真實場景的實景圖片，如果實景不存在，虛擬場景構造就無法實現，也因此，對先進的照相、攝影裝備、圖像存儲空間等要求較高。另外，這種漫游系統的實現方法是通過真實場景的二維圖像實現的，所以漫游系統和用戶之間的交互性不強。

2.3 通過圖形和圖像技術混合實現的虛擬漫游

隨著虛擬技術和漫游技術的發展，將幾何模型的漫游技術與基于圖像的漫游技術結合起來的混合技術，能夠得到更佳漫游效果。這種混合技術主要是將須彌漫游系統根據構建環節的具體情況來采用適宜的漫游技術。系統的總體的全景視覺效果由基于圖像的漫游技術來構建，形成逼真的虛擬場景，減少工作量，提高工作效率，在處理的復雜的場景和二維圖像不能真實反映實景的虛擬場景構建時采用幾何建模的方法來構建，增強虛擬系統的交互性。混合技術具有極大優點，是未來虛擬漫游系統實現方式的主要方向，但就目前的技術水平而言，運用水平還比較低，比如幾何建模虛擬的漫游場景和虛擬光源投射下的實景中實體的方向、亮度、陰影等方面的匹配、交互時的無縫對接、虛擬漫游系統中多組連續圖像的拼合、組織、編碼形成三維場景的技術等的水平還有很大的提升空間。總體來看，通過圖形和圖像技術混合實現的虛擬漫游并不是混合建模技術，離混合建模技術的還有很大差距。

3 結語

虛擬漫游系統的開發是虛擬技術研究和開發的一個分支，得益于虛擬技術的和其他新興科學技術的發展，虛擬漫游系統被廣泛運用于現實生活的各個領域，促進了社會生產和生活的發展。文章淺要分析了虛擬技術和虛擬漫游技術以及虛擬漫游技術實現的三種方式，對促進虛擬漫游技術的宣傳和推廣具有一定作用，文章具有一定社會意義。

參考文獻

[1]王輝.虛擬現實技術在三維漫游中的應用研究[J].電子技術與軟件工程，2015（13）：104-105.

[2]秦國防.基于虛擬現實的三維漫游技術研究與實踐[D].成都：電子科技大學，2011.

[3]樊宇.虛擬現實技術在校園漫游系統中的應用研究[J].電子技術與軟件工程，2016（10）：75-75.

[4]王玉瓊.三維全景漫游技術及應用研究[D].昆明：云南財經大學，2013.