CN106683175A - 一种用于vr虚拟校园系统的三维建模优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于VR虚拟校园系统的三维建模优化方法,用该方法实现的基于VR技术的虚拟校园系统，展现了逼真的校园三维场景、用户可以在场景中生成动画相机并设置一条自动漫游路径来产生动画漫游；系统交互性良好，通过键盘和连接方向盘设备，用户可以进行自定义浏览，通过数据库功能，用户可以在场景中查询属性信息；场景渲染速度快、显示流畅，使浏览者可以直观的了解校园，对校园环境产生身临其境的感觉，为以后的校园规划打下良好的基础，为学校将来的发展提供一个新的平台。

Description

一种用于VR虚拟校园系统的三维建模优化方法

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，特别涉及一种用于VR虚拟校园系统的三维建模优化方法。

背景技术

虚拟现实技术涉及多个学科的很多内容,包括人工智能、电子学、数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术、心理学等,是这些学科交叉集成的结合体,并且广泛地应用于教育、建筑、医疗以及军事等多个领域。由于涉及很多学科,它在现实中发挥的作用也是巨大的,可以说从某些方面推动了计算机软硬件技术的发展与结合,使人们的工作方式和生活方式发生了根本性的改变,同时它与美术、音乐等艺术学科结合在了一起,被人们称为人类的第九大艺术。虚拟现实技术是当今多媒体科学研究的一个热点,将虚拟现实技术引入“数字校园”的建设研究中,为校园的规划和设计提供一种全新的手段。目前,国际上的许多科研机构,例如IBM的Thomas J.Watson、美国埃默克大学对虚拟漫游技术展开了很多的研究.我国的清华大学、武汉大学、杭州大学等都对虚拟漫游技术进行了全面的研究,已经在视觉技术、建模方法等方面取得了重要成就并进行了应用,取得了较好的效果。

在我国，随着教育制度的完善和高校的发展，进入高校深造的学生越来越多。教学、生活等设施也随着学生数量的增加而不断增加，这就增加了校园的管理难度。因此，虚拟校园应运而生，迅速发展了起来。虚拟校园，是基于“数字地球理论”，利用地理信息技术、计算机网络技术、VR技术等多种先进技术，对校园教学环境、教学设施、校园景观等场景进行数字化处理，构建仿真的虚拟三维世界。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于VR虚拟校园系统的三维建模优化方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种用于VR虚拟校园系统的三维建模优化方法，所述VR虚拟校园系统包括如下场景：

运动场模型、环境模型、建筑模型、其他模型；

其中所述的运动场模型包括篮球场、足球场、健身场；

所述的环境模型包括树木、草地、天空；

所述的建筑模型包括宿舍、家属楼、艺术楼、图书馆、教学楼、车棚；

所述的其他模型包括道路、路灯；

以上所述场景的对象处理流程包括数据采集、三维建模、贴图烘焙、纹理映射、碰撞检测、模型导出；

所述的三维建模优化方法包括以下步骤：

步骤C1：初始化三维虚拟场景，进入步骤C2；

步骤C2：判断是否结构优化，如果未优化，进入步骤C3，否则，进入步骤C4；

步骤C3：进行结构优化，进入步骤C4；

步骤C4：判断是否纹理优化，如果未优化，进入步骤C5，否则，进入步骤C6；

步骤C5：进行纹理优化(简单分量纹理、纹理格式优化、纹理拼接等)，进入步骤C6；

步骤C6：三维虚拟场景构建，进入步骤C7；

步骤C7：判断是否模型优化，如果未优化，进入步骤C8，否则，进入步骤C9；

步骤C8:进行模型优化(可见消隐技术、纹理映射技术、实例化技术、LOD技术等)，进入步骤C9；

步骤C9：判断是否场景优化，如果未优化，进入步骤C11，否则，进入步骤C10；

步骤C10：进行场景优化(纹理映射技术、实例化技术、LOD技术、外部引用技术等)，进入步骤C11；

步骤C11：场景集成；

所述的碰撞检测方法包括以下步骤：

步骤S1：开始检测，进入步骤S2：

步骤S2：确定碰撞线段，进入步骤S3；

步骤S3：遍历下一个物体，进入步骤S4；

步骤S4：遍历下一个面，进入步骤S5；

步骤S5：计算线段与三角形所在面的关系，进入步骤S6；

步骤S6：计算线段与三角形所在面是否相交，如果相交，进入步骤S7，否则，进入步骤S10；

步骤S7：计算线段与三角形所在面的交点，进入步骤S8；

步骤S8:判断交点是否在三角形内部，如果交点在三角形内部，进入步骤S9，否则，进入步骤S10；

步骤S9：记录交点坐标，进入步骤S11；

步骤S10:可能的碰撞面是否遍历完毕，如果已遍历完毕，进入步骤S11，否则，进入步骤S4；

步骤S11：同区域的物体是否遍历完毕，如果已遍历完毕，进入步骤S12，否则，进入步骤S3；

步骤S12：结束，如果步骤S9中有记录坐标，则判定碰撞，否则判定未碰撞；

所述的贴图烘焙方法包括如下步骤：

a、灯光渲染，烘焙前对场景设置灯光效果,灯光的类型非常多，系统灯光主要分为“标准”和“光度”两大类，“标准”灯光包括“目标聚光灯”、“天光”等类型，用户则可以根据不同的现实需要来选择光线类型,这里我们在场景中里创建的是“天光”——模拟自然光，来模拟场景的实际光线；

b、烘焙前的检查,首先对场景进行渲染，检查灯光的效果，并进行适当调整，因为渲染效果会影响烘焙质量；其次，对重名模型进行更改，避免烘焙贴图出现覆盖现象；还要对模型进行重面、破面等的检查；

c、选取模型进行烘焙，烘焙贴图把实际的灯光删除，但模型依然具有实体感强烈的光感，烘焙贴图可以把多张贴图整理成一张或者多张较大的贴图，得到的大贴图携带了所有光影信息，如阴影、亮部、暗部等。

本发明的有益效果：

本发明所提供的一种用于VR虚拟校园系统的三维建模优化方法，使用本发明构建的虚拟校园有着极其重要的意义：

(1)加强了对外宣传效果：通过建设虚拟校园，可以高度可视化校园，真实的再现了校园的优美场景，反应了学校的人文历史气息，能让访问者远程浏览学校风光和了解相关信息，体验身临其境的感觉，为学校树立良好的形象，提高学校知名度。

(2)实现了资源的整合：虚拟校园利用计算机技术，对学校资源进行收集、整理、制作、优化和组合，完成了资源的信息化和数字化。

(3)给学校管理提供良好的决策支持：虚拟校园可以辅助解决学校资源管理、校园规划和建筑物设计中碰到的问题，给学校的各项工作带提供很多便利，从而提高校园现代化管理水平。

(4)可以搭建各种应用平台：可以把各种数据库、多媒体和网页嵌入到虚拟校园平台上，并把相关系统与虚拟校园集成搭建各种应用平台。例如，为了增进师生间的交流和沟通，可以搭建师生交流平台。还可以为普通用户搭建一个平台，普通用户通过进入虚拟校园系统，可以比较直观地了解校园，查询各种景观信息；通过使用一些校园虚拟设施还可与学校进行互动，增进学校与社会的沟通。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明的系统场景示意图。

图2是本发明的碰撞检测方法示意图。

图3是本发明的三维建模优化流程示意图。

图4是本发明的贴图烘焙方法示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种用于VR虚拟校园系统的三维建模优化方法。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种用于VR虚拟校园系统的三维建模优化方法，该系统包括如下场景：

运动场模型、环境模型、建筑模型、其他模型；

其中所述的运动场模型包括篮球场、足球场、健身场；

所述的环境模型包括树木、草地、天空；

所述的建筑模型包括宿舍、家属楼、艺术楼、图书馆、教学楼、车棚；

所述的其他模型包括道路、路灯。

以上所述的场景对象的处理流程包括数据采集、三维建模、贴图烘焙、纹理映射、碰撞检测、模型导出。

所述的三维建模优化方法包括以下步骤：

步骤C1：初始化三维虚拟场景，进入步骤C2；

步骤C2：判断是否结构优化，如果未优化，进入步骤C3，否则，进入步骤C4；

步骤C3：进行结构优化，进入步骤C4；

步骤C4：判断是否纹理优化，如果未优化，进入步骤C5，否则，进入步骤C6；

步骤C5：进行纹理优化(简单分量纹理、纹理格式优化、纹理拼接等)，进入步骤C6；

步骤C6：三维虚拟场景构建，进入步骤C7；

步骤C7：判断是否模型优化，如果未优化，进入步骤C8，否则，进入步骤C9；

步骤C8:进行模型优化(可见消隐技术、纹理映射技术、实例化技术、LOD技术等)，进入步骤C9；

步骤C9：判断是否场景优化，如果未优化，进入步骤C11，否则，进入步骤C10；

步骤C10：进行场景优化(纹理映射技术、实例化技术、LOD技术、外部引用技术等)，进入步骤C11；

步骤C11：场景集成。

所述的碰撞检测方法包括以下步骤：

步骤S1：开始检测，进入步骤S2：

步骤S2：确定碰撞线段，进入步骤S3；

步骤S3：遍历下一个物体，进入步骤S4；

步骤S4：遍历下一个面，进入步骤S5；

步骤S5：计算线段与三角形所在面的关系，进入步骤S6；

步骤S6：计算线段与三角形所在面是否相交，如果相交，进入步骤S7，否则，进入步骤S10；

步骤S7：计算线段与三角形所在面的交点，进入步骤S8；

步骤S8:判断交点是否在三角形内部，如果交点在三角形内部，进入步骤S9，否则，进入步骤S10；

步骤S9：记录交点坐标，进入步骤S11；

步骤S10:可能的碰撞面是否遍历完毕，如果已遍历完毕，进入步骤S11，否则，进入步骤S4；

步骤S11：同区域的物体是否遍历完毕，如果已遍历完毕，进入步骤S12，否则，进入步骤S3；

步骤S12：结束，如果步骤S9中有记录坐标，则判定碰撞，否则判定未碰撞。

所述的贴图烘焙方法包括如下步骤：

a、灯光渲染，烘焙前对场景设置灯光效果,灯光的类型非常多，系统灯光主要分为“标准”和“光度”两大类，“标准”灯光包括“目标聚光灯”、“天光”等类型，用户则可以根据不同的现实需要来选择光线类型,这里我们在场景中里创建的是“天光”——模拟自然光，来模拟场景的实际光线；

b、烘焙前的检查,首先对场景进行渲染，检查灯光的效果，并进行适当调整，因为渲染效果会影响烘焙质量；其次，对重名模型进行更改，避免烘焙贴图出现覆盖现象；还要对模型进行重面、破面等的检查；

c、选取模型进行烘焙，烘焙贴图把实际的灯光删除，但模型依然具有实体感强烈的光感，烘焙贴图可以把多张贴图整理成一张或者多张较大的贴图，得到的大贴图携带了所有光影信息，如阴影、亮部、暗部等。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种用于VR虚拟校园系统的三维建模优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤C1：初始化三维虚拟场景，进入步骤C2；

步骤C2：判断是否结构优化，如果未优化，进入步骤C3，否则，进入步骤C4；

步骤C3：进行结构优化，进入步骤C4；

步骤C4：判断是否纹理优化，如果未优化，进入步骤C5，否则，进入步骤C6；

步骤C5：进行纹理优化(简单分量纹理、纹理格式优化、纹理拼接等)，进入步骤C6；

步骤C6：三维虚拟场景构建，进入步骤C7；

步骤C7：判断是否模型优化，如果未优化，进入步骤C8，否则，进入步骤C9；

步骤C8:进行模型优化(可见消隐技术、纹理映射技术、实例化技术、LOD技术等)，进入步骤C9；

步骤C9：判断是否场景优化，如果未优化，进入步骤C11，否则，进入步骤C10；

步骤C10：进行场景优化(纹理映射技术、实例化技术、LOD技术、外部引用技术等)，进入步骤C11；

步骤C11：场景集成。