史悦 顾宇红

摘要：虚拟现实技术是当今计算机科学研究的一个热点，将虚拟现实技术引入“智慧校园”的研究，可以提升智慧校园的体验，并为学校规划和合理应用“智慧校园”提供一种新的支持手段。本项目构建的虚拟校园漫游系统，具有校园的三维立体展示功能，并通过交互式查询和信息延伸展示、校园导航、校园信息管理等，提升了信息交互体验，是学校信息资产三维可视化的一个重要实践。

关键词：全景漫游; 智慧校园; Unity 3d

0.引言

VR/AR技术是继计算机、互联网与移动互联网之后的又一个信息产业领域的潮流，是在技术突破后的又一个新应用场景，VR/AR技术融合了计算机仿真技术、计算机3D图形技术、显示技术等多种新技术手段，在三维信息空间上创建一个虚拟信息环境，使用户具有身临其境的沉浸感受，虚拟现实（增强现实）技术在2019年获得爆发式发展，特别是在当前疫情状况下，很多传统项目都移植到网上，各种VR/AR软件工程师需求量暴涨1400%以上，而随着5G技术的发展，阻碍虚拟现实技术发展的网络瓶颈得到突破，各种虚拟场景漫游项目找到现实应用场景，在此基础上，开发校园全景漫游系统，就具有了现实意义。

Unity 3D是虚拟现实和增强现实（VR/AR）开发重要的一种开发引擎，它具有完善的技术和丰富的个性化功能，具有跨平台的部署能力，能兼顾在PC端、苹果端、网页端、手机端和VR眼镜等平台进行项目发布和部署，从而降低了项目开发人员的要求，可以是一次开发多端使用。

Unity具有丰富的插件，例如地形插件Gaia可以快速完成高精度地形外貌制作，Playmaker插件可以提供无代码开发等功能，通过成熟插件进行开发，能加快项目开发进度，提升项目开发质量。

本项目以校园全景漫游为研究对象，在完成部分DEMO案例项目的基础上，实现了基于Unity的校园3D全境漫游，并获江苏省大学生创新创业项目省级立项。

1.项目背景

学校已建立有比较完善的信息化校园网络系统，并在此基础上建设有智慧校园，期中为提升学校形象，方便对外宣传学校的情况，提供有大量的校园内教学楼、宿舍楼、食堂及实验楼等场馆的场地图片，但由于是照片形式，阅览者只能获得片面的信息，没有全局概念。如果能采用三维校园展示的形式，可以通过键盘和鼠标，在浏览器中展示全局的校园情况，以苏州经貿职业技术学校主要道路、建筑物为虚拟空间，综合运用地理信息建模、虚拟现实技术，以设计开发使用虚拟漫游系统为目的，从理论和技术上主要解决以下问题。

（1）规划虚拟校园漫游系统的需求，通过场景分析，设计系统功能和界面，规划路线，采集相关三维影像资料，整理相关的的场景数据和场景资料。

（2）作品的创新点，传统的校园展示都是建立在二维平面图像或视频影像的基础上，此类传统表现形式，代入性差，全局性差，无法实现第一人称的个性交互方式，而基于Unity 3D对校园场景进行三维全景采集，能进行三维立体、多方位、交互式展示。通过构建的数字校园利用虚拟现实技术将真实的校园场景通过数字化模型再现到计算机中，用户对所构建的三维虚拟场景可以进行自由漫游，并随场景和个人操作，提供个性化的信息推送和互动。

2.项目研究的目标及主要内容

项目所要构建的虚拟校园漫游系统，主要是要构架一个基于3D效果的校园环境，通过建筑物、湖泊、河流、树木等场景，在具有虚拟校园的三维展示功能的同时，还增加了校园导航、校园内信息管理及展示（校内建筑物功能介绍）等功能。三维数字校园具有友好的用户操作界面，用户操作方便快速，可以用鼠标或键盘实现三维校园虚拟场景的随机漫游、按路径和方向漫游等功能。通过三维数字校园可以比较直观的了解校园的各个区域。

校园漫游可以根据用户的选择，自由规划浏览路线，并推送相关道路和建筑的提示信息，用户可以通过键盘和鼠标进一步查询延伸资料，获得更详尽的图片和文字信息，实现校园信息的3D全息展示。在这个三维的校园空间里，空间次序的视觉理解和感知变得非常容易，使浏览者对校园环境产生身临其境的感觉。

校园的信息模块，采用数据库支持方式，通过数据库存储更新和存储校内信息，信息管理将校园内的建筑、道路、数目的一些基本信息存放到数据库中，用户可以通过鼠标点击、键入等互动行为在相应的位置呼出这些信息。

虚拟校园漫游系统具备良好友善的用户界面，用户可以通过操作鼠标和键盘实现对整个场景的漫游。具体可分为两个方面的漫游：一方面，用户可以通过导航图点击想要到达的地点，切换到当地的自动相机视角，实现自动漫游。另一方面，用户可以通过点击屏幕下方的按钮切换到当地的相机视角，实现自由漫游。 本系统最大的优势在于它实现了对我校的三维立体多方位展示。

3.项目创新特色

虚拟校园漫游系统能展示校园风采，提升校园形象。项目不仅仅能现实校园建筑形状、地理形态的展现，而是可以提供丰富的交互信息。第一人称漫游是指用户通过鼠标和键盘在虚拟校园中根据自己的兴趣自由的行走观看。校园漫游系统将校园内的建筑功能信息等一些展示信息存放到数据库中，用户可以通过鼠标点击、键入等互动行为在相应的位置呼出这些信息，并且能获得个人所特有的信息推送模式。

4.项目研究技术路线

以苏州经贸职业技术学院主要道路、建筑物为虚拟空间，综合运用地理信息建模、虚拟现实技术，以设计开发使用的虚拟漫游系统为目的，从理论和技术上主要解决以下问题。

根据虚拟校园漫游系统的需要，进行需求分析，设计系统的结构和功能，采集相关的数据和资料。

通过Unity 3d动画引擎引入资源，开发校园虚拟环境。

通过PlayMaker插件完成漫游设计和交互信息处理。

（1）场景的采集

采用google-camera的全景照功能，完成校园场景的采集，并通过Unity软件导入成3D全景。

场景采集的精度要统一，综合考虑系统容量和图片清晰度间的平衡，尽可能采用2的幂次方。

（2）场景的路径规划

根据校园主干道路，结合校园的主体建筑，规划线路，并进行位置坐标数字化，对相关坐标点建设资料集，整理和采集相关图片、交互点、外延信息。

（3）场景的切换

通过预设场景，使用SceneManager.LoadScene（）函数实现切换。相关代码：

using UnityEngine.SceneManagement;

public class right ： MonoBehaviour {

public string QianScene ;

public string HouScene ;

public string LeftScene ;

public string ZhongScene ;

public string RightScene ;

public void OnQIANClick （） {

SceneManager.LoadScene（QianScene） ;

}

public void OnHouClick （） {

SceneManager.LoadScene（HouScene） ;

}

public void OnLeftClick （） {

SceneManager.LoadScene（LeftScene） ;

}

public void OnZhongClick （） {

SceneManager.LoadScene（ZhongScene） ;

}

public void OnRightClick （） {

SceneManager.LoadScene（RightScene） ;

} }

（4）SQLite数据库与信息场景交互

在Unity项目中的信息管理，可以引入小型化的SQLite数据库，从而对校园信息进行存储和更新。通过在添加SQLite数据库相关的三个Dll文件（Mono.Data.Sqlite.dll”、“sqlite3.dll”、“System.Data.dll），并且把三个文件都放置在Plugins文件夹下完成数据库的部署，通过脚本调用SQL语音，对SQLite数据库进行操作，完成对场景交互信息的记录和更新操作。

结束语

本项目以苏州经贸职业技术学院信息技术学院为依托，通过项目践行了实现应用型人才培养和产业岗位需求有效衔接，提升学校计算机应用技术及相关专业人才培养水平，在贯彻执行对学生培养围绕 “433”成才工程建设要求，助力学生实现应用型人才培养和产业岗位需求有效衔接，提升计算机应用技术及相关专业人才培养水平，学校明确在政策上对双创项目进行政策倾斜和支持，项目组中的学生也都是学习认真、动手能力较强的优秀学生，项目组指导老师都是经验丰富的教师，并曾指导学生参加省技能大赛获奖，项目顺利实现完成推进，达成预期建设目标。

参考文献

[1] 南琳. 基于 Unity 3D 的三维虚拟校园漫游系统的实现[J] 北京印刷学院学报.2019（11）

[2] 励丹妮 卢禹轩 胡智宇. 基于Unity3D的中国民航大学校园虚拟漫游系统研究[J] 数字技术与应用. 2020（4）

[3] 姬喆. 基于VR虚拟漫游技术的交互设计应用研究[J] 现代电子技术. 2019（15）

[4] 康艳霞. 虚拟校园漫游系统的设计与实现[J] 信息与电脑. 2019（19）

[5] 刘颜东. 虚拟现实技术的现状与发展[J] 中国设备工程. 2020（07）

[6] 刘霞 李晓华. 基于 Unity3D 的虚拟校园漫游系统[J] 科技视界. 2020（6）

作者简介：

顾宇红（1970-），苏州经贸职业技术学院教师，本科，讲师，专业方向是软硬件信息系统部署，虚拟现实与动画设计。2020年江苏省大学生创新创業训练项目指导老师。

史悦，苏州经贸职业技术学院18计应33班学生，江苏省大学生创新创业训练计划2020年立项项目“基于Unity的校园3D全境漫游”主持人。