面向移动平台的三维漫游系统
摘 要随着计算机和图形学技术的发展，信息资源逐步从二维过渡到三维。信息不再是冷冰冰的文字和图片，而是可观可感的三维模式。虚拟现实技术应运而生，它可以模拟产生一个三维虚拟空间，让用户身临其境地感受三维空间。目前，虚拟现实技术也被广泛应用于建筑、游戏、医学等领域，形成了新的技术潮流。本课题使用虚拟现实技术搭建了校园漫游系统，更直观地展示了校园风貌。面向移动平台三维校园的智能漫游，将三维漫游与信息管理系统相结合，并加入陀螺仪、小地图等功能。前期经过数据采集和材料收集之后，对所获数据进行分析和筛选。使用获得的建筑和场景资料，在Google SketchUp软件对每栋校内建筑和卓越楼内进行建模。利用Unity3D软件对漫游场景进行搭建和其他功能实现，比如小地图、显示查询信息和模式转换等。将建筑信息、卓越楼房间信息和教师信息存储在SQLite数据库中，用于显示和查询。最终实现用户可以通过信息管理系统获得或查询信息，并且可以通过打开移动设备的陀螺仪实现模式转换，增强交互性和趣味性。系统可以跨平台使用，可以让使用者在任何时间任何地点方便快捷的进行查询和了解相关信息。用户可以在PC和移动端进行漫游，而且可以进行查询、搜索等操作，增强环境的艺术性和真实性。不仅能使校外人员全面地了解校区的环境、文化和教学资源，加强了校区的宣传力度；而且还可以供校内师生工作学习使用，使得资源信息的查询更加高效。
目录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 选题意义 2
1.3 开发工具 2
1.3.1 Google SketchUp 2
1.3.2 Unity3D 3
1.3.3 SQLite 3
1.4 课题目标及组织结构 4
1.4.1 课题目标 4
1.4.2 论文组织结构 4
1.5 本章小结 5
第2章 相关技术综述 6
2.1 场景建模技术 6
2.2 交互技术 6
2.3 Android SQLite 7
2.4 本章小结 8
第3章 需求分析 9
3.1
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业务需求 9
3.2 功能需求 10
3.3 数据需求 11
3.4 运行环境 11
3.5 本章小结 11
第4章 概要设计 12
4.1 设计原则 12
4.1.1 实用性 12
4.1.2 效率性 12
4.1.3 通用性 12
4.1.4 可复用性 12
4.2 软件结构设计 13
4.3 数据库设计 13
4.3.1 概念结构设计 13
4.3.2 逻辑结构设计 14
4.3.3数据结构与程序的关系 15
4.4 本章小结 15
第5章 详细设计 16
5.1 设计思路 16
5.2 系统实现 16
5.2.1 建模 17
5.2.2 显示信息 18
5.2.3 查询信息 19
5.2.4 前往 20
5.2.5 陀螺仪 21
5.2.6 获取数据 23
5.2.7 跨平台 26
5.3 系统优化 28
5.3.1 模型优化 28
5.3.2 场景优化 29
5.3.3 代码优化 29
5.4 界面展示 29
5.5 本章小结 33
第6章 总结与展望 34
6.1 总结 34
6.2 展望 34
致谢 35
参考文献 36
附录一 英文原文 38
附录二 中文译文 49
绪论
1.1 课题背景
虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）,也可以称之为灵境技术。可以提供用户一个由电脑模拟产生的三维虚拟世界，用户可以在这个三维空间里实时、无空间时间限制地感受旁边的事物，可以模拟听觉、视觉、触觉和其他感官，是一项新兴的高新技术。[1]虚拟现实技术（Virtual Reality Technology，简称VRT）打破了传统的二维信息世界，通过生成3D立体图形技术、显示高分辨率图形技术和互动式传感器技术相结合，创建真实的立体虚拟环境。兴起于90年代末，现广泛应用于医学、军事航天、娱乐等领域，近年来成为国内外科学界的研究热点。[2]虚拟漫游，是VRT的重要组成部分，在导航、娱乐设施、医学等多种领域发展迅速。传统的漫游方式是设定好漫游路线，而虚拟漫游具有其独有的3I特性——imagination假想性、interactivity互动性和immersion投入性，其中“互动性”和“投入性”是VRT的主要特性，将其与立体动画、多媒体技术和计算机科学可视化等相区别。虚拟建筑场景漫游作为虚拟漫游的典型代表，是一种应用范围广、发展前景乐观的技术领域。在建筑、军事演习、娱乐设施与广告宣传等行业有已经有了较为成熟的应用，而且在新形式艺术的兴起等方面起到促进作用，是这些行业的发展趋势，带动了新的科技潮流。
虚拟校园漫游系统，通过计算机软件和硬件相结合创建一个信息共享的虚拟校园环境，是实现数字化校园的重要组成部分。不仅可以显示校园内的建筑和环境，还可以在任意角度观察室内布局和设施。[3]以真实校园或校园设计蓝图为参照，利用三维技术和虚拟现实技术，在虚拟世界中创建出校园的教学楼、宿舍、食堂、道路等虚拟模型。可以把校园内的地形场景信息和不同建筑的资料信息结合起来，搭建一个真实的三维虚拟校园，实现用户自动漫游以及改变视觉角度进行环视。用户可以在PC和移动平台的虚拟校园系统上漫游，还可以进行一些交互行为，如查询搜索等，增强环境的艺术性和真实性。
综上背景，本课题设计了面向移动平台的三维漫游系统。建立一个河海大学常州校区的三维全景智能漫游系统，实现全方位浏览、查询信息、显示信息等功能，可在PC和移动平台使用。
1.2 选题意义
随着计算机和图形学的飞速发展，数字化信息资源以及虚拟化真实场景模型已经成为国内外虚拟现实领域的研究热点。传统漫游系统仅仅局限于简单的漫游，即用户以第一人称的身份，在虚拟的三维环境中进行漫游，没有体现用户和系统的交互功能。三维数字校园漫游系统包括管理校园信息资源和展示校园的三维场景，是将三维校园和信息系统融合在一起。三维数字校园漫游系统不仅可以通过网络直观地反映校园景观，而且可以使用一些虚拟现实工具让人产生身临其境的感觉。更可以与学校相关信息管理平台结合，增加校园信息展示的媒体和方法，加强学校资源的管理和规划。[45]
本课题主要研究基于移动平台三维校园的智能漫游，将三维漫游与信息管理系统相结合，并加入陀螺仪、小地图等功能。信息管理系统实现将建筑的信息及内部工作人员的信息存入数据库，并通过用户主动调用用户界面将信息智能化显示，方便用户的查询。用户可以通过打开移动设备的陀螺仪实现模式转换，增强交互性和趣味性。多平台的特性则使得该系统可以轻易得到推广，也可以让使用者在任何时间任何地点方便快捷的进行查询和了解相关信息。本课题的实现，不仅能使校外人员全面地了解校区的环境，文化和教学资源，加强了校区的宣传力度；而且能够供校内师生工作学习使用，使得信息资源的搜索查询更加高效。因此，面向移动平台三维漫游系统的建设具有积极的研究意义。
1.3 开发工具
目录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 选题意义 2
1.3 开发工具 2
1.3.1 Google SketchUp 2
1.3.2 Unity3D 3
1.3.3 SQLite 3
1.4 课题目标及组织结构 4
1.4.1 课题目标 4
1.4.2 论文组织结构 4
1.5 本章小结 5
第2章 相关技术综述 6
2.1 场景建模技术 6
2.2 交互技术 6
2.3 Android SQLite 7
2.4 本章小结 8
第3章 需求分析 9
3.1
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
业务需求 9
3.2 功能需求 10
3.3 数据需求 11
3.4 运行环境 11
3.5 本章小结 11
第4章 概要设计 12
4.1 设计原则 12
4.1.1 实用性 12
4.1.2 效率性 12
4.1.3 通用性 12
4.1.4 可复用性 12
4.2 软件结构设计 13
4.3 数据库设计 13
4.3.1 概念结构设计 13
4.3.2 逻辑结构设计 14
4.3.3数据结构与程序的关系 15
4.4 本章小结 15
第5章 详细设计 16
5.1 设计思路 16
5.2 系统实现 16
5.2.1 建模 17
5.2.2 显示信息 18
5.2.3 查询信息 19
5.2.4 前往 20
5.2.5 陀螺仪 21
5.2.6 获取数据 23
5.2.7 跨平台 26
5.3 系统优化 28
5.3.1 模型优化 28
5.3.2 场景优化 29
5.3.3 代码优化 29
5.4 界面展示 29
5.5 本章小结 33
第6章 总结与展望 34
6.1 总结 34
6.2 展望 34
致谢 35
参考文献 36
附录一 英文原文 38
附录二 中文译文 49
绪论
1.1 课题背景
虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）,也可以称之为灵境技术。可以提供用户一个由电脑模拟产生的三维虚拟世界，用户可以在这个三维空间里实时、无空间时间限制地感受旁边的事物，可以模拟听觉、视觉、触觉和其他感官，是一项新兴的高新技术。[1]虚拟现实技术（Virtual Reality Technology，简称VRT）打破了传统的二维信息世界，通过生成3D立体图形技术、显示高分辨率图形技术和互动式传感器技术相结合，创建真实的立体虚拟环境。兴起于90年代末，现广泛应用于医学、军事航天、娱乐等领域，近年来成为国内外科学界的研究热点。[2]虚拟漫游，是VRT的重要组成部分，在导航、娱乐设施、医学等多种领域发展迅速。传统的漫游方式是设定好漫游路线，而虚拟漫游具有其独有的3I特性——imagination假想性、interactivity互动性和immersion投入性，其中“互动性”和“投入性”是VRT的主要特性，将其与立体动画、多媒体技术和计算机科学可视化等相区别。虚拟建筑场景漫游作为虚拟漫游的典型代表，是一种应用范围广、发展前景乐观的技术领域。在建筑、军事演习、娱乐设施与广告宣传等行业有已经有了较为成熟的应用，而且在新形式艺术的兴起等方面起到促进作用，是这些行业的发展趋势，带动了新的科技潮流。
虚拟校园漫游系统，通过计算机软件和硬件相结合创建一个信息共享的虚拟校园环境，是实现数字化校园的重要组成部分。不仅可以显示校园内的建筑和环境，还可以在任意角度观察室内布局和设施。[3]以真实校园或校园设计蓝图为参照，利用三维技术和虚拟现实技术，在虚拟世界中创建出校园的教学楼、宿舍、食堂、道路等虚拟模型。可以把校园内的地形场景信息和不同建筑的资料信息结合起来，搭建一个真实的三维虚拟校园，实现用户自动漫游以及改变视觉角度进行环视。用户可以在PC和移动平台的虚拟校园系统上漫游，还可以进行一些交互行为，如查询搜索等，增强环境的艺术性和真实性。
综上背景，本课题设计了面向移动平台的三维漫游系统。建立一个河海大学常州校区的三维全景智能漫游系统，实现全方位浏览、查询信息、显示信息等功能，可在PC和移动平台使用。
1.2 选题意义
随着计算机和图形学的飞速发展，数字化信息资源以及虚拟化真实场景模型已经成为国内外虚拟现实领域的研究热点。传统漫游系统仅仅局限于简单的漫游，即用户以第一人称的身份，在虚拟的三维环境中进行漫游，没有体现用户和系统的交互功能。三维数字校园漫游系统包括管理校园信息资源和展示校园的三维场景，是将三维校园和信息系统融合在一起。三维数字校园漫游系统不仅可以通过网络直观地反映校园景观，而且可以使用一些虚拟现实工具让人产生身临其境的感觉。更可以与学校相关信息管理平台结合，增加校园信息展示的媒体和方法，加强学校资源的管理和规划。[45]
本课题主要研究基于移动平台三维校园的智能漫游，将三维漫游与信息管理系统相结合，并加入陀螺仪、小地图等功能。信息管理系统实现将建筑的信息及内部工作人员的信息存入数据库，并通过用户主动调用用户界面将信息智能化显示，方便用户的查询。用户可以通过打开移动设备的陀螺仪实现模式转换，增强交互性和趣味性。多平台的特性则使得该系统可以轻易得到推广，也可以让使用者在任何时间任何地点方便快捷的进行查询和了解相关信息。本课题的实现，不仅能使校外人员全面地了解校区的环境，文化和教学资源，加强了校区的宣传力度；而且能够供校内师生工作学习使用，使得信息资源的搜索查询更加高效。因此，面向移动平台三维漫游系统的建设具有积极的研究意义。
1.3 开发工具
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