全景技术构建虚拟驾校学习环境(源码)
人们对于美好生活充满着无限向往和追求，尽快掌握驾驶技能越来越成为大众需求。对于学员来说，尽快熟悉驾校学习环境、掌握驾驶技能是他们的渴望。虚拟现实技术是计算机图形学、人机接口、多媒体、传感、网络等多种技术的有机聚集，虚拟现实世界主要包括虚拟环境、感知、自然技能和传感设备等，感知涉及视觉、听觉、触觉、力觉和动感等。用户在虚拟环境中畅游，实现和真实环境那样的体验和感受。虚拟现实技术具有沉浸感、交互性和构想性等特性而广泛应用于各领域。课题在一款仿真项目引擎的基础上，使用的相关技术有碰撞实现，GUI技术，物理引擎，粒子系。通过3d Max制作汽车模型并导入到Unity3D中，并使用Unity3D特有的跨平台的特点，通过Unity3D发布成一个.exe文件。在虚拟现实项目制作的过程中，我们通过Unity3D自带的天空盒子，Audio Source音频插件美化了相应的环境。在制作界面的过程中则使用了GUI的技术，在每一帧计算机都会自动描绘出画面。同时利用碰撞实现来判断驾驶精确停靠的位置，从而以准确的计分来提高整个仿真项目的可玩性。最终利用这些技术完成了一个汽车停靠类的仿真项目。关键词 仿真，碰撞检测，GUI，物理引擎，虚拟现实
目录
1 绪论 1
1.1全景技术 1
1.2 发展状况 1
1.3 课题研究的目的及主要内容 2
2 相关技术介绍 3
2.1 虚拟现实软件Unity3D的简介 3
2.2 三维软件3Dmax简介 6
2.3 开发语言 7
3 虚拟驾校系统 7
3.1 系统简述 7
3.2 系统制作流程图 7
4需求分析 10
4.1 功能需求分析 11
4.2 经济可行性分析 11
4.3 技术可行性分析 12
4.4 用户需求与产品需求分析 12
5 设计与实现 13
5.1 模型制作 13
5.2 场景搭建 14
5.3 场景的优化 18
5.4 场景互动 21
6 系统测试与发布 22
结 论 25
致 谢 26 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
参 考 文 献 27
1 绪论
1.1全景技术
全景也称全景摄影或虚拟实景，是一种全新的虚拟现实技术，这种虚拟现实技术基于静态图像。全景图像在于突出一个“全”字，需要用相机全方位拍下环境图，通过一定顺序的拼接形成全景图。
现如今全景技术已经被当成一种视觉新技术并在世界范围内得到一定的认可并逐渐发展了起来，而被认可的原因和这种技术给我们的真实感和互动性冲击是分不开的。基于这两个特点，全集技术也被广泛应用起来，其中虚拟场景的展示应该算是比较突出的。
1.2 发展状况
伴随着虚拟现实技术诞生以及不断发展和创新，俨然已发展成为一项颇具前景的新型技术。随着计算机和计算机相关技术的飞速发展，越来越多的人开始意识到虚拟现实技术具有无限的发展空间。自上个世纪九十年代以后便极具强大的独特魅力，随着虚拟现实技术日益扩大的应用范围，虚拟现实技术也给我们展示不错的发展前景。经济的飞速发展，间接将学车的浪潮不间断的推向高潮并尚未出现过滑落的情况。因而，驾校以及学车技巧也在不断地发展。
上世纪中后期美国、德国等国家就已经开始对虚拟仿真技术进行着手研究，随后一种新的驾驶员培训方式诞生，这就是虚拟仿真技术的研发产生的成果，后来这种驾驶员训练方式还被纳入了法律法规中。与此同时，很多大型汽车公司纷纷投入到对汽车驾驶仿真技术的研究中，很多的模拟器也相继问世。但很多问题也逐渐浮现出来，比如设备的成本投入成本是和仿真性以及沉浸感形成正比的关系。这样一来成本的投入会影响设备等的更新和技术的发展以及宣传，技术和设备又和仿真性和沉浸感的提高挂钩，仿真性和沉浸感是设备、技术等到认可普及的关键会反过来影响投入，这是一个相互、循环的过程[22]。
据调查，在国外，我们知道了虚拟现实技术发源地是美国，在上个世纪40年代就已经开始着手关于虚拟现实技术相关方面的研究。在技术研究的初期，它仅仅是应用于宇航员和飞行员的训练并且被美国军方控制。后来随着技术的发展和社会需求的提高，这项技术也慢慢突破军用这个局限，其中比较突出的是在用户界面、感知、硬件和后台软件这几个方面的应用中。技术发展到现在，我们已经可以从有关消息中了解到包括航空、轨道空间站、人造卫星维护等方面都建立有虚拟现实训练系统，虚拟现实教育系统在美国全境也已经投入使用。在欧洲，英国在这项技术的研发处于领先地位的也不少其中就有辅助设备、分布并行处理，软、硬件设备等。还有德国通过应用虚拟现实技术对传统工业进行了一系列改造大大降低了成本的投入，另外还通过这项技术在商品展示和培训这两个方面也得到了不少的回馈[30]。
在国内，虽然我国加大了对虚拟现实技术的研究但与国外的部分发达国家仍然存在着不小的差距。不过在计算机相关技术飞速发展的推动下，虚拟现实技术也有着不多的发展状况。其中，不管是建立虚拟环境还是研发虚拟场景模型分布式系统都得到了不错的发展。
北京航天航空大学就是其中一所通过使用虚拟现实技术建立了分布式虚拟环境，这个虚拟环境的建立为飞行员训练的虚拟现实系统和虚拟现实应用系统的开发平台提供了三维动态数据库以及虚拟现实演示环境。他们还对开发视觉接口硬件提出了一些算法和实现方案。清华大学实现的大全景VR制作布达拉宫则是运用了QuickTime技术，解决唇动和表情合成技术问题的则是哈尔滨工业大学，这些都是我国在虚拟现实技术方面研究成果的体现[31]。
1.3 课题研究的目的及主要内容
虚拟驾校学习系统是一种集合了虚拟现实技术、三维全景技术等众多先进技术的仿真系统。虚拟驾校学习系统，以汽车驾驶员道路环境等相互作用关系作为研究基础，为科目二考试道路仿真，及其考试技巧提供了研究平台。同时，也为学员提供了一个相对高效、安全、经济的学习环境，让初学者在真正接触汽车前能做好较为充分的心理准备。
就目前的简单调查情况显示，国内已经研制出来的虚拟驾驶系统存在沉浸感和交互性不强，但引进国外的成套成品又碍于过高的成本。所以，自主研发高质量的虚拟驾校学校系统将会有一定得市场需求。与此同时，计算机软、硬件的发展，计算机硬件成本的降低，但性能在提高，软件技术也日趋成熟，都为我们研究虚拟驾校学习系统提供了很大的契机。为此，我们提出了“基于全景技术虚拟驾校学习系统”这一课题。
研究内容主要集中于汽车仿真效果实现虚拟驾校的驾驶体验，既可以体验自由操控的汽车虚拟又能了解科目二考试的基本内容为最终目的。
目录
1 绪论 1
1.1全景技术 1
1.2 发展状况 1
1.3 课题研究的目的及主要内容 2
2 相关技术介绍 3
2.1 虚拟现实软件Unity3D的简介 3
2.2 三维软件3Dmax简介 6
2.3 开发语言 7
3 虚拟驾校系统 7
3.1 系统简述 7
3.2 系统制作流程图 7
4需求分析 10
4.1 功能需求分析 11
4.2 经济可行性分析 11
4.3 技术可行性分析 12
4.4 用户需求与产品需求分析 12
5 设计与实现 13
5.1 模型制作 13
5.2 场景搭建 14
5.3 场景的优化 18
5.4 场景互动 21
6 系统测试与发布 22
结 论 25
致 谢 26 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
参 考 文 献 27
1 绪论
1.1全景技术
全景也称全景摄影或虚拟实景，是一种全新的虚拟现实技术，这种虚拟现实技术基于静态图像。全景图像在于突出一个“全”字，需要用相机全方位拍下环境图，通过一定顺序的拼接形成全景图。
现如今全景技术已经被当成一种视觉新技术并在世界范围内得到一定的认可并逐渐发展了起来，而被认可的原因和这种技术给我们的真实感和互动性冲击是分不开的。基于这两个特点，全集技术也被广泛应用起来，其中虚拟场景的展示应该算是比较突出的。
1.2 发展状况
伴随着虚拟现实技术诞生以及不断发展和创新，俨然已发展成为一项颇具前景的新型技术。随着计算机和计算机相关技术的飞速发展，越来越多的人开始意识到虚拟现实技术具有无限的发展空间。自上个世纪九十年代以后便极具强大的独特魅力，随着虚拟现实技术日益扩大的应用范围，虚拟现实技术也给我们展示不错的发展前景。经济的飞速发展，间接将学车的浪潮不间断的推向高潮并尚未出现过滑落的情况。因而，驾校以及学车技巧也在不断地发展。
上世纪中后期美国、德国等国家就已经开始对虚拟仿真技术进行着手研究，随后一种新的驾驶员培训方式诞生，这就是虚拟仿真技术的研发产生的成果，后来这种驾驶员训练方式还被纳入了法律法规中。与此同时，很多大型汽车公司纷纷投入到对汽车驾驶仿真技术的研究中，很多的模拟器也相继问世。但很多问题也逐渐浮现出来，比如设备的成本投入成本是和仿真性以及沉浸感形成正比的关系。这样一来成本的投入会影响设备等的更新和技术的发展以及宣传，技术和设备又和仿真性和沉浸感的提高挂钩，仿真性和沉浸感是设备、技术等到认可普及的关键会反过来影响投入，这是一个相互、循环的过程[22]。
据调查，在国外，我们知道了虚拟现实技术发源地是美国，在上个世纪40年代就已经开始着手关于虚拟现实技术相关方面的研究。在技术研究的初期，它仅仅是应用于宇航员和飞行员的训练并且被美国军方控制。后来随着技术的发展和社会需求的提高，这项技术也慢慢突破军用这个局限，其中比较突出的是在用户界面、感知、硬件和后台软件这几个方面的应用中。技术发展到现在，我们已经可以从有关消息中了解到包括航空、轨道空间站、人造卫星维护等方面都建立有虚拟现实训练系统，虚拟现实教育系统在美国全境也已经投入使用。在欧洲，英国在这项技术的研发处于领先地位的也不少其中就有辅助设备、分布并行处理，软、硬件设备等。还有德国通过应用虚拟现实技术对传统工业进行了一系列改造大大降低了成本的投入，另外还通过这项技术在商品展示和培训这两个方面也得到了不少的回馈[30]。
在国内，虽然我国加大了对虚拟现实技术的研究但与国外的部分发达国家仍然存在着不小的差距。不过在计算机相关技术飞速发展的推动下，虚拟现实技术也有着不多的发展状况。其中，不管是建立虚拟环境还是研发虚拟场景模型分布式系统都得到了不错的发展。
北京航天航空大学就是其中一所通过使用虚拟现实技术建立了分布式虚拟环境，这个虚拟环境的建立为飞行员训练的虚拟现实系统和虚拟现实应用系统的开发平台提供了三维动态数据库以及虚拟现实演示环境。他们还对开发视觉接口硬件提出了一些算法和实现方案。清华大学实现的大全景VR制作布达拉宫则是运用了QuickTime技术，解决唇动和表情合成技术问题的则是哈尔滨工业大学，这些都是我国在虚拟现实技术方面研究成果的体现[31]。
1.3 课题研究的目的及主要内容
虚拟驾校学习系统是一种集合了虚拟现实技术、三维全景技术等众多先进技术的仿真系统。虚拟驾校学习系统，以汽车驾驶员道路环境等相互作用关系作为研究基础，为科目二考试道路仿真，及其考试技巧提供了研究平台。同时，也为学员提供了一个相对高效、安全、经济的学习环境，让初学者在真正接触汽车前能做好较为充分的心理准备。
就目前的简单调查情况显示，国内已经研制出来的虚拟驾驶系统存在沉浸感和交互性不强，但引进国外的成套成品又碍于过高的成本。所以，自主研发高质量的虚拟驾校学校系统将会有一定得市场需求。与此同时，计算机软、硬件的发展，计算机硬件成本的降低，但性能在提高，软件技术也日趋成熟，都为我们研究虚拟驾校学习系统提供了很大的契机。为此，我们提出了“基于全景技术虚拟驾校学习系统”这一课题。
研究内容主要集中于汽车仿真效果实现虚拟驾校的驾驶体验，既可以体验自由操控的汽车虚拟又能了解科目二考试的基本内容为最终目的。
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