基于Unity3D的校园全景展示系统制作与应用研究

2021-07-30张婷

中国设备工程 2021年14期

张婷

（宁夏职业技术学院软件学院，宁夏银川 750001）

在传统的表现方式中，展示手段无非是静态的平面图片和动态的视频。而基于VR的全景图像效果是通过对专业相机捕捉整个场景的图像信息，可以给观赏者全方位的沉浸式视觉体验，既可以是全景照片式的，也可以是全景视频式的，甚至如果拍摄条件允许，还可以是VR全景照片或者全景视频式的。主要是使用软件进行图片合拼，并在Unity3D软件下进行全景效果的设计和开发，即将平面照片及计算机图片变为VR全景景观。目前，VR全景展示已经在旅游、产品、装修室内效果设计等领域商业应用，为商家展示产品提供了更好的方式。

1 系统制作

1.1 设计思路与流程图

首先进行该系统展示内容的选择，展示内容的主体选择宁夏职业技术学院，主要展示校园的重点且具有特色的地方，根据选择的地点进行浏览路径逻辑设计，然后进行制作工具的选择，选择PTGUI全景图片拼接软件和Unity3D游戏引擎作为本系统的开发软件，进行系统功能开发，VR眼镜SDK功能开发，开发完成后进行测试、打包、发布。系统制作流程图如图1。

图1 系统制作流程图

1.2 制作流程

（1）展示内容。本系统选择学校作为展示的内容，从学校选择了学校西门、宿舍楼等共14个室外场景，加上教学楼中的VR实验室、智能家居实验室等6个室内场景，总共20个展示场景，互相之间依照真实路径逻辑进行连接（如图2）。

图2 路径连接图

（2）开发工具。选定了Unity引擎作为开发工具，是因为Unity3D的易用性与VR功能整合性。Unity引擎本身内置了种类非常多的组件，采用csharp作为编辑语言，内部整合了多个VR/AR/MR的SDK，原生支持VR开发内容，这样就减少了不必要的时间成本投入，将主要精力用于具体的内容实现。

全景图合成工具使用PTGUI软件，工作流程非常简便：①导入一组原始底片；②运行自动对齐控制点；③生成并保存全景图片文件。软件能自动读取底片的镜头参数，识别图片重叠区域的像素特征，然后，以“控制点”的形式进行自动缝合，并进行优化融合。拼接后的图像明暗度均一，基本上没有明显的拼接痕迹。

（3）开发过程。在具体的开发过程，程序部分先根据Unity3D引擎与适配的VR眼镜SDK搭建虚拟现实的基本环境，在引擎设置上选择开发VR内容，引擎会自动导入和VR开发相关的所有组件，再导入对应的VR眼镜专用SDK，搭建开发环境。

美术部分利用鱼眼镜头相机和云台在目的地按照顺序横向每30度拍摄一张照片，外加天和地各一张照片，总共14张为一组的广角照片，导入PTGui全景照片拼接制作软件制作成为单张全景照片。

在unity引擎场景中，首先，放置一个球形的三维模型，修改该模型材质为双面渲染，将导入引擎的全景照片赋予此球形材质，使得球形的内部与外部都可以渲染出照片。接着在球形的中心点放置VR相机组件，编辑VR眼镜的SDK使得虚拟相机与实际VR眼镜的转动角度实时同步，将VR相机与unity相连，发布测试运行程序，佩戴VR眼镜做实际测试，确认相机同步正常后，根据每张全景照片的位置信息，在三维场景中摆放切换按钮，并编写程序连接这些按钮，保证按钮响应事件与对应的全景照片连接无误，导出发布到VR眼镜中，实现VR虚拟现实全景照片观看效果。

1.3 主要功能

（1）全景展示功能。用户带上VR眼镜进入本系统，使用陀螺仪感应变化跟随头部转动720°全方位旋转观看场景，使观看者有身临其境的体验。

（2）场景切换功能。在每个场景中都具有下个地点或者返回上个地点的交互控件，只需要把VR眼镜的凝视点对准控件两秒，即可进入该场景，使用者可以在虚拟校园全景照片场景快速移动，无视角限制地参观。

2 测试并发布

将系统进行打包测试，安装到VR眼镜上做实际测试，确认虚拟相机与实际VR眼镜的转动角度实时同步，对旋转角度偏差进行测试，以及交互按钮功能进行测试，确保每个交互按钮正确，场景切换动画正确，在场景中进行浏览观看，确认所有路径逻辑都正确，场景显示全部正确完整，系统功能完全实现。测试并修改完成后，将该系统打包发布到VR眼镜上的应用市场。