本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于VR虛擬校園系統(tǒng)的三維建模優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

虛擬現(xiàn)實技術(shù)涉及多個學(xué)科的很多內(nèi)容,包括人工智能、電子學(xué)、數(shù)字圖像處理、計算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、心理學(xué)等,是這些學(xué)科交叉集成的結(jié)合體,并且廣泛地應(yīng)用于教育、建筑、醫(yī)療以及軍事等多個領(lǐng)域。由于涉及很多學(xué)科,它在現(xiàn)實中發(fā)揮的作用也是巨大的,可以說從某些方面推動了計算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展與結(jié)合,使人們的工作方式和生活方式發(fā)生了根本性的改變,同時它與美術(shù)、音樂等藝術(shù)學(xué)科結(jié)合在了一起,被人們稱為人類的第九大藝術(shù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是當(dāng)今多媒體科學(xué)研究的一個熱點,將虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入“數(shù)字校園”的建設(shè)研究中,為校園的規(guī)劃和設(shè)計提供一種全新的手段。目前,國際上的許多科研機(jī)構(gòu),例如IBM的Thomas J.Watson、美國埃默克大學(xué)對虛擬漫游技術(shù)展開了很多的研究.我國的清華大學(xué)、武漢大學(xué)、杭州大學(xué)等都對虛擬漫游技術(shù)進(jìn)行了全面的研究,已經(jīng)在視覺技術(shù)、建模方法等方面取得了重要成就并進(jìn)行了應(yīng)用,取得了較好的效果。

在我國，隨著教育制度的完善和高校的發(fā)展，進(jìn)入高校深造的學(xué)生越來越多。教學(xué)、生活等設(shè)施也隨著學(xué)生數(shù)量的增加而不斷增加，這就增加了校園的管理難度。因此，虛擬校園應(yīng)運(yùn)而生，迅速發(fā)展了起來。虛擬校園，是基于“數(shù)字地球理論”，利用地理信息技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、VR技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)，對校園教學(xué)環(huán)境、教學(xué)設(shè)施、校園景觀等場景進(jìn)行數(shù)字化處理，構(gòu)建仿真的虛擬三維世界。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于VR虛擬校園系統(tǒng)的三維建模優(yōu)化方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

本發(fā)明提供了一種用于VR虛擬校園系統(tǒng)的三維建模優(yōu)化方法，所述VR虛擬校園系統(tǒng)包括如下場景：

運(yùn)動場模型、環(huán)境模型、建筑模型、其他模型；

其中所述的運(yùn)動場模型包括籃球場、足球場、健身場；

所述的環(huán)境模型包括樹木、草地、天空；

所述的建筑模型包括宿舍、家屬樓、藝術(shù)樓、圖書館、教學(xué)樓、車棚；

所述的其他模型包括道路、路燈；

以上所述場景的對象處理流程包括數(shù)據(jù)采集、三維建模、貼圖烘焙、紋理映射、碰撞檢測、模型導(dǎo)出；

所述的三維建模優(yōu)化方法包括以下步驟：

步驟C1：初始化三維虛擬場景，進(jìn)入步驟C2；

步驟C2：判斷是否結(jié)構(gòu)優(yōu)化，如果未優(yōu)化，進(jìn)入步驟C3，否則，進(jìn)入步驟C4；

步驟C3：進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，進(jìn)入步驟C4；

步驟C4：判斷是否紋理優(yōu)化，如果未優(yōu)化，進(jìn)入步驟C5，否則，進(jìn)入步驟C6；

步驟C5：進(jìn)行紋理優(yōu)化(簡單分量紋理、紋理格式優(yōu)化、紋理拼接等)，進(jìn)入步驟C6；

步驟C6：三維虛擬場景構(gòu)建，進(jìn)入步驟C7；

步驟C7：判斷是否模型優(yōu)化，如果未優(yōu)化，進(jìn)入步驟C8，否則，進(jìn)入步驟C9；

步驟C8:進(jìn)行模型優(yōu)化(可見消隱技術(shù)、紋理映射技術(shù)、實例化技術(shù)、LOD技術(shù)等)，進(jìn)入步驟C9；

步驟C9：判斷是否場景優(yōu)化，如果未優(yōu)化，進(jìn)入步驟C11，否則，進(jìn)入步驟C10；

步驟C10：進(jìn)行場景優(yōu)化(紋理映射技術(shù)、實例化技術(shù)、LOD技術(shù)、外部引用技術(shù)等)，進(jìn)入步驟C11；

步驟C11：場景集成；

所述的碰撞檢測方法包括以下步驟：

步驟S1：開始檢測，進(jìn)入步驟S2：

步驟S2：確定碰撞線段，進(jìn)入步驟S3；

步驟S3：遍歷下一個物體，進(jìn)入步驟S4；

步驟S4：遍歷下一個面，進(jìn)入步驟S5；

步驟S5：計算線段與三角形所在面的關(guān)系，進(jìn)入步驟S6；

步驟S6：計算線段與三角形所在面是否相交，如果相交，進(jìn)入步驟S7，否則，進(jìn)入步驟S10；

步驟S7：計算線段與三角形所在面的交點，進(jìn)入步驟S8；

步驟S8:判斷交點是否在三角形內(nèi)部，如果交點在三角形內(nèi)部，進(jìn)入步驟S9，否則，進(jìn)入步驟S10；

步驟S9：記錄交點坐標(biāo)，進(jìn)入步驟S11；

步驟S10:可能的碰撞面是否遍歷完畢，如果已遍歷完畢，進(jìn)入步驟S11，否則，進(jìn)入步驟S4；

步驟S11：同區(qū)域的物體是否遍歷完畢，如果已遍歷完畢，進(jìn)入步驟S12，否則，進(jìn)入步驟S3；

步驟S12：結(jié)束，如果步驟S9中有記錄坐標(biāo)，則判定碰撞，否則判定未碰撞；

所述的貼圖烘焙方法包括如下步驟：

a、燈光渲染，烘焙前對場景設(shè)置燈光效果,燈光的類型非常多，系統(tǒng)燈光主要分為“標(biāo)準(zhǔn)”和“光度”兩大類，“標(biāo)準(zhǔn)”燈光包括“目標(biāo)聚光燈”、“天光”等類型，用戶則可以根據(jù)不同的現(xiàn)實需要來選擇光線類型,這里我們在場景中里創(chuàng)建的是“天光”——模擬自然光，來模擬場景的實際光線；

b、烘焙前的檢查,首先對場景進(jìn)行渲染，檢查燈光的效果，并進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，因為渲染效果會影響烘焙質(zhì)量；其次，對重名模型進(jìn)行更改，避免烘焙貼圖出現(xiàn)覆蓋現(xiàn)象；還要對模型進(jìn)行重面、破面等的檢查；

c、選取模型進(jìn)行烘焙，烘焙貼圖把實際的燈光刪除，但模型依然具有實體感強(qiáng)烈的光感，烘焙貼圖可以把多張貼圖整理成一張或者多張較大的貼圖，得到的大貼圖攜帶了所有光影信息，如陰影、亮部、暗部等。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明所提供的一種用于VR虛擬校園系統(tǒng)的三維建模優(yōu)化方法，使用本發(fā)明構(gòu)建的虛擬校園有著極其重要的意義：

(1)加強(qiáng)了對外宣傳效果：通過建設(shè)虛擬校園，可以高度可視化校園，真實的再現(xiàn)了校園的優(yōu)美場景，反應(yīng)了學(xué)校的人文歷史氣息，能讓訪問者遠(yuǎn)程瀏覽學(xué)校風(fēng)光和了解相關(guān)信息，體驗身臨其境的感覺，為學(xué)校樹立良好的形象，提高學(xué)校知名度。

(2)實現(xiàn)了資源的整合：虛擬校園利用計算機(jī)技術(shù)，對學(xué)校資源進(jìn)行收集、整理、制作、優(yōu)化和組合，完成了資源的信息化和數(shù)字化。

(3)給學(xué)校管理提供良好的決策支持：虛擬校園可以輔助解決學(xué)校資源管理、校園規(guī)劃和建筑物設(shè)計中碰到的問題，給學(xué)校的各項工作帶提供很多便利，從而提高校園現(xiàn)代化管理水平。

(4)可以搭建各種應(yīng)用平臺：可以把各種數(shù)據(jù)庫、多媒體和網(wǎng)頁嵌入到虛擬校園平臺上，并把相關(guān)系統(tǒng)與虛擬校園集成搭建各種應(yīng)用平臺。例如，為了增進(jìn)師生間的交流和溝通，可以搭建師生交流平臺。還可以為普通用戶搭建一個平臺，普通用戶通過進(jìn)入虛擬校園系統(tǒng)，可以比較直觀地了解校園，查詢各種景觀信息；通過使用一些校園虛擬設(shè)施還可與學(xué)校進(jìn)行互動，增進(jìn)學(xué)校與社會的溝通。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)場景示意圖。

圖2是本發(fā)明的碰撞檢測方法示意圖。

圖3是本發(fā)明的三維建模優(yōu)化流程示意圖。

圖4是本發(fā)明的貼圖烘焙方法示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明的核心是提供一種用于VR虛擬校園系統(tǒng)的三維建模優(yōu)化方法。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供了一種用于VR虛擬校園系統(tǒng)的三維建模優(yōu)化方法，該系統(tǒng)包括如下場景：

運(yùn)動場模型、環(huán)境模型、建筑模型、其他模型；

其中所述的運(yùn)動場模型包括籃球場、足球場、健身場；

所述的環(huán)境模型包括樹木、草地、天空；

所述的建筑模型包括宿舍、家屬樓、藝術(shù)樓、圖書館、教學(xué)樓、車棚；

所述的其他模型包括道路、路燈。

以上所述的場景對象的處理流程包括數(shù)據(jù)采集、三維建模、貼圖烘焙、紋理映射、碰撞檢測、模型導(dǎo)出。

所述的三維建模優(yōu)化方法包括以下步驟：

步驟C1：初始化三維虛擬場景，進(jìn)入步驟C2；

步驟C2：判斷是否結(jié)構(gòu)優(yōu)化，如果未優(yōu)化，進(jìn)入步驟C3，否則，進(jìn)入步驟C4；

步驟C3：進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，進(jìn)入步驟C4；

步驟C4：判斷是否紋理優(yōu)化，如果未優(yōu)化，進(jìn)入步驟C5，否則，進(jìn)入步驟C6；

步驟C5：進(jìn)行紋理優(yōu)化(簡單分量紋理、紋理格式優(yōu)化、紋理拼接等)，進(jìn)入步驟C6；

步驟C6：三維虛擬場景構(gòu)建，進(jìn)入步驟C7；

步驟C7：判斷是否模型優(yōu)化，如果未優(yōu)化，進(jìn)入步驟C8，否則，進(jìn)入步驟C9；

步驟C8:進(jìn)行模型優(yōu)化(可見消隱技術(shù)、紋理映射技術(shù)、實例化技術(shù)、LOD技術(shù)等)，進(jìn)入步驟C9；

步驟C9：判斷是否場景優(yōu)化，如果未優(yōu)化，進(jìn)入步驟C11，否則，進(jìn)入步驟C10；

步驟C10：進(jìn)行場景優(yōu)化(紋理映射技術(shù)、實例化技術(shù)、LOD技術(shù)、外部引用技術(shù)等)，進(jìn)入步驟C11；

步驟C11：場景集成。

所述的碰撞檢測方法包括以下步驟：

步驟S1：開始檢測，進(jìn)入步驟S2：

步驟S2：確定碰撞線段，進(jìn)入步驟S3；

步驟S3：遍歷下一個物體，進(jìn)入步驟S4；

步驟S4：遍歷下一個面，進(jìn)入步驟S5；

步驟S5：計算線段與三角形所在面的關(guān)系，進(jìn)入步驟S6；

步驟S6：計算線段與三角形所在面是否相交，如果相交，進(jìn)入步驟S7，否則，進(jìn)入步驟S10；

步驟S7：計算線段與三角形所在面的交點，進(jìn)入步驟S8；

步驟S8:判斷交點是否在三角形內(nèi)部，如果交點在三角形內(nèi)部，進(jìn)入步驟S9，否則，進(jìn)入步驟S10；

步驟S9：記錄交點坐標(biāo)，進(jìn)入步驟S11；

步驟S10:可能的碰撞面是否遍歷完畢，如果已遍歷完畢，進(jìn)入步驟S11，否則，進(jìn)入步驟S4；

步驟S11：同區(qū)域的物體是否遍歷完畢，如果已遍歷完畢，進(jìn)入步驟S12，否則，進(jìn)入步驟S3；

步驟S12：結(jié)束，如果步驟S9中有記錄坐標(biāo)，則判定碰撞，否則判定未碰撞。

所述的貼圖烘焙方法包括如下步驟：

a、燈光渲染，烘焙前對場景設(shè)置燈光效果,燈光的類型非常多，系統(tǒng)燈光主要分為“標(biāo)準(zhǔn)”和“光度”兩大類，“標(biāo)準(zhǔn)”燈光包括“目標(biāo)聚光燈”、“天光”等類型，用戶則可以根據(jù)不同的現(xiàn)實需要來選擇光線類型,這里我們在場景中里創(chuàng)建的是“天光”——模擬自然光，來模擬場景的實際光線；

b、烘焙前的檢查,首先對場景進(jìn)行渲染，檢查燈光的效果，并進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，因為渲染效果會影響烘焙質(zhì)量；其次，對重名模型進(jìn)行更改，避免烘焙貼圖出現(xiàn)覆蓋現(xiàn)象；還要對模型進(jìn)行重面、破面等的檢查；

c、選取模型進(jìn)行烘焙，烘焙貼圖把實際的燈光刪除，但模型依然具有實體感強(qiáng)烈的光感，烘焙貼圖可以把多張貼圖整理成一張或者多張較大的貼圖，得到的大貼圖攜帶了所有光影信息，如陰影、亮部、暗部等。

以上內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明結(jié)構(gòu)所作的舉例和說明，所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。