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一种用于VR虚拟校园系统的三维建模优化方法.pdf

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一种 用于 VR 虚拟 校园 系统 三维 建模 优化 方法
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摘要
申请专利号:

CN201611224360.5

申请日:

2016.12.27

公开号:

CN106683175A

公开日:

2017.05.17

当前法律状态:

实审

?#34892;?#24615;:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效IPC(主分类):G06T 17/00申请日:20161227|||公开
IPC分类号: G06T17/00 主分类号: G06T17/00
申请人: 合肥漫禹科技有限公司
发明人: 华忠好
地址: 230000 安徽省合肥市高新区徽商城市庭院10幢306室
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: ?#26412;?#21644;信华成知识产权代理事务所(普通合伙) 11390 代理人: 胡剑辉
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法律状态
申请(专利)号:

CN201611224360.5

授权公告号:

|||

法律状态公告日:

2017.06.09|||2017.05.17

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

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。

权利要求书

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?#21495;?#26029;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?#21495;?#26029;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?#21495;?#26029;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?#25104;?#25216;术、实例化技术、LOD技术等),进入
步骤C9;
步骤C9?#21495;?#26029;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?#25104;?#25216;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。

说明书

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?#31995;?#35768;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?#26174;?#21152;,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?#20445;?#21033;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?#22330;?#25945;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?#25104;洹?#30896;
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?#21495;?#26029;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?#21495;?#26029;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?#21495;?#26029;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?#25104;?#25216;术、实例化技术、LOD技术等),
进入步骤C9;

步骤C9?#21495;?#26029;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?#25104;?#25216;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?#25216;?#27979;,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?#25991;?#37096;,如果交点在三角?#25991;?#37096;,进入步骤S9,否则,
进入步骤S10;

步骤S9?#26477;?#24405;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?#21644;?#21306;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?#36824;猓?#26469;
模拟场景的实?#20351;?#32447;;

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?#23454;?#35843;整,因为
渲染效果会影响烘焙质量;其次,对重名模型进行更?#27169;?#36991;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?#22659;?#20294;模型依然具有实体感强烈
的光?#26657;?#28888;焙贴图可?#22253;讯嗾盘?#22270;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?#28210;?#35201;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?#23435;?#21382;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?#22253;迅?#31181;数据库、多媒体和网页?#24230;?#21040;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?#29616;?#35266;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?#22791;?#22909;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?#28388;?#33719;得的所有其他实施例,都属于本发明保护的?#27573;А?br />

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?#25104;洹?br />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?#21495;?#26029;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?#21495;?#26029;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?#21495;?#26029;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?#25104;?#25216;术、实例化技术、LOD技术等),
进入步骤C9;

步骤C9?#21495;?#26029;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?#25104;?#25216;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?#25216;?#27979;,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?#25991;?#37096;,如果交点在三角?#25991;?#37096;,进入步骤S9,否则,
进入步骤S10;

步骤S9?#26477;?#24405;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?#21644;?#21306;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?#36824;猓?#26469;
模拟场景的实?#20351;?#32447;;

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?#23454;?#35843;整,因为
渲染效果会影响烘焙质量;其次,对重名模型进行更?#27169;?#36991;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?#22659;?#20294;模型依然具有实体感强烈
的光?#26657;?#28888;焙贴图可?#22253;讯嗾盘?#22270;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?#27573;В?#22343;应属于本发明的保护?#27573;А?br />

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