长春师范大学学报Journal of Changchun Normal University 2021年2月
Feb.2021
第40卷第2期
Vol.40No.2
林乙煌，罗炘茂
(龙岩学院传播与设计学院，福建龙岩364012)
［摘要］随着数字化、智能化校园建设步伐的推进，传统的静态虚拟展示已经不能满足需求,VR虚
拟技术在智慧校园建设中有着广泛的应用前景。本文探讨VR虚拟技术在校史馆信息化建设中的
应用，为国内校史馆与VR虚拟技术的融合提供参考。
［关键词］VR技术；虚拟现实；虚拟校史馆；场景
［中图分类号］G202［文献标志码］A［文章编号］2095-7602(2021)02-0082-05
目前，国内常用的虚拟现实的展示方式可分为静态和动态两种。静态的虚拟技术通常使用3DS max、MAYA、SketchUp、三维家、酷家乐等三维软件进行虚拟空间设计制作，将虚拟的空间以效果图方式呈现给用户，在设计过程中起到设计效果预览的作用。但是，这些虚拟的空间都是在2D的空间上呈现出的3D效果，存在参观角度单一、缺乏听觉信息、无法实现用户以漫游的方式参观虚拟空间等不足。VR虚拟技术作为一种动态的虚拟技术，是随着计算机软硬件技术的不断创新而研发出来的一种虚拟现实技术，当前活跃于航空、产品设计、空间设计、环境设计以及医学等领域。VR虚拟技术具有多角度、多感官、交互式的特点，能够提供传统静态虚拟技术无法实现的用户漫游体验和人机交互设计。本文以龙岩学院校史馆作为虚拟校史馆的设计原型，通过对其进行数据采集、3DS max建模，然后导入VR平台，进行后期效果制作，完成VR虚拟校史馆的设计制作，使用户能够在虚拟校史馆中进行漫游参观。
1校史馆的虚拟展示方式
目前，国内高等院校校史馆的虚拟展示方式多数是静态展示，存在展示信息量小、缺乏用户体验、更新速度慢等缺点，制约校史馆文化内涵的传播。与传统的静态虚拟展示技术相比,VR虚拟展示技术具有逼真的交互式体验感优势［1］o
1.1静态虚拟展示技术在校史馆中的应用
传统静态虚拟技术应用于校史馆通常可分两种：第一种是基于电脑绘图软件对校史馆进行虚拟空间的营造与构建，即设计效果图，主要起到让业主直观地对装修设计效果进行预览的作用，用于评价设计方案的优劣；第二种是实景的虚拟再现，即为了制作校史馆宣传材料，采集校史馆内外部的图片、影片等。
茶油精1.2VR动态虚拟展示技术在校史馆中的应用
将VR场景动态虚拟技术与校史馆相结合作为校史馆的展示方式，让用户可以直接在电脑上或通过手机扫描二维码等方式获取VR平台的链接，在电脑或手机上参观校史馆内部场景，具有传播速度快、用户体验感
［收稿日期］2020-08-27
［基金项目］福建省中青年教师教育科研项目“在地文创元素植入地方特农产品的应用研究——以上杭县三红蜜柚为例”
(JAS180510)；2019年上杭县奇迈科技创新基金项目“互联网+蜜柚产品创新开发及品牌塑造”(2019SHQM07)；
2020年福建省教育科学“十三五”规划项目“地方本科高校产品设计专业人才创新实践能力培养模式的研究与实践”(FJJKCG20-137)。
［作者简介］林乙煌，男，副教授，硕士，从事产品设计、室内空间设计研究。
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强、人机交互性能好等优点，能够更好地再现校史馆的空间感。当用户进入到VR技术搭建的虚拟校史馆界面时，就可以身临其境地浏览校史馆的内部场景，通过热点链接与虚拟校史馆实现人机交互［2］。
2VR虚拟校史馆的创建
2.1校史馆VR虚拟平台创建的基本要求
校史馆建筑面积为500m2，内部空间分为亲切关怀、光辉历程、科学发展、红土情怀、任重道远等五大模块，主要宣传对象为校外参访者、校内师生。受众用户主要访问设备为手机、电脑。综合以上情况，为了确保校史馆VR虚拟空间能够顺畅、快速被访问，设定如下关键技术参数（表1）o
表1校史馆VR虚拟平台创建的关键技术参数
污水池玻璃钢盖板
技术指标参数范围
响应延时W20ms
屏幕刷新率75Hz
陀螺仪刷新率三1kHz
瞬间同时访问量三1000人
响应延时数值越小，用户可以得到越好的VR体验效果。当响应延时数值大于20ms时，用户在体验时容易出现图像滞后或卡顿现象。
渗透汽化膜
2.2虚拟校史馆的创建流程
VR虚拟校史馆就是利用计算机图形处理技术构建的数字化展馆，以传统展馆为基础，采用虚拟技术将校史馆空间造型及其展品移植到数字展馆中［3］。创建流程从数据采集到发布，主要分为三个阶段，分别为校史馆基础数据采集、校史馆空间场景建模和烘焙、漫游设计，如图1所示。
图1VR虚拟校史馆的创建流程
3校史馆VR场景设计
3.1校史馆内部空间尺寸采集及平面图绘制
虚拟校史馆的制作需要以大量的图像数据为基础，所采集的图像数据直接影响虚拟校史馆的效果和质量⑷。校史馆内部空间数据采集的方式为实地测量，测量工具有鲁班尺、BOSCHDLE40激光测量仪等。校史馆内部空间数据采集后，使用AutoCAD2018将测量得到的数据绘制成平面图。
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3.2运用航拍技术对校史馆内部效果进行采集
航拍在VR设计制作过程中具有重要作用，主要目的是将现有校史馆的现状记录下来，作为3DS max建模的参考资料。在航拍前，为了更好地确定航拍坐标，先通过实地测量绘制AutoCAD平面图，分析校史馆的内部构造，确保能够完整记录校史馆内部的真实效果。制定12个航拍坐标，航拍设备距离地面高度为1.5m，水平取景，每间隔90°拍摄一张照片，然后将航拍设备垂直地面对顶棚和地板场景进行拍摄，如图2所示。
图2校史馆内部空间航拍图
3.3校史馆3DS max建模
校史馆内部环境中的展柜、展台、展板等造型一般比较简单，通过3DS max建模可以直接利用各种多边形工具对场景进行创建，不需要编写大量的程序⑸。本次校史馆VR空间制作采用3DS max2014，对校史馆及内部展柜进行3D场景建模。考虑到VR效果的真实性和美观度，在3D场景建模这个环节要严格按照采集的数据1：1进行建模。在不影响场景效果的前提下，尽量使用3DS max2014中自带的几何体进行建模，删除在场景中不可见的冗余面，提高虚拟校史馆运行的流畅性，如图3所示。在材质贴图方面，为了提高VR场景浏览的流畅性，降低运行过程中的卡顿现象，不在3DS max2014中设置
材质。在灯光方面，为了提高场景的空间质感、空间的光影效果和VR运行流畅性，不在3DS max2014中设置灯光效果。
图3校史馆内部空间3DS模型图
3.4VR系统中设置校史馆场景参数
将建模好的校史馆3D场景模型导入VR系统中，设置场景的材质、灯光、碰撞检测和漫游方式等。
3.4.1场景材质设置
材质的设计参数直接影响到虚拟校史馆的视觉效果。在设置场景材质时，为了与线下实体校史馆内部实景效果一致，尽量选择与实景同样的素材作为贴图，使用Photoshop CS5制作材质的UVW贴图，设置VR中的材质参数，如图4所示。
3.4.2场景灯光设置
除了材质选择、材质参数设置以外，灯光的设置很大程度上影响VR虚拟空间效果和用户浏览的流畅性。因此，在进行校史馆VR灯光设置时应着重对阴影效果的塑造，使其空间效果更具有真实感［6］。
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图4校史馆内部空间UVW贴图
3.4.3漫游设置
彩油泥本次VR虚拟校史馆的漫游方式采用角漫游与路径漫游相结合的方式。当用户进入本虚拟校史馆10s 后，未进行任何操作，系统将启用路径漫游方式，沿着设定好的常规漫游路径浏览校史馆。当用户触碰手机屏幕或电脑键鼠时，系统立即切换为角漫游，如图5所示。启用角漫游后，设置两种操控方式：其一，用户通过操作虚拟键盘实现前进、后退、往左、往右移动；其二，用户同时使用两个手指划动画面进行前进，同时使用
三个手指划动画面启用后退功能，使用一个手指划动画面实现旋转功能。
图5VR虚拟校史馆的内部漫游场景
3.4.4虚拟校史馆场景碰撞设置
碰撞检测是虚拟校史馆设计的一个重要环节［7］。虚拟校史馆的内部空间由众多的墙体、柜体等实体物
围合而成，启用场景碰撞功能前，用户在浏览虚拟校史馆内部空间时会出现穿越校史馆墙体和柜体的现象。
因此，在VR设置里启用碰撞检测功能，避免发生穿越墙体、柜体的现象，让使用者真正感受VR虚拟现实技术所带来的体验⑻。
4结语
高校的校史馆是学校发展过程的见证，保存着很多珍贵资料，是学校对外宣传展示的重要窗口。随着VR
虚拟现实技术的发展，借助VR虚拟技术为校史馆提供新的展示形式，使参观者犹如亲临现场，提高校史馆信息化程度，成为今后高等院校校史馆智能化建设的发展方向。
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Design and Implementation of Virtual School History Museum Based on VR Technology
LIN Yi-huang,LUO Xin-mao
(College of Communication and Design,Longyan University,Longyan364012,China)
Abstract：With the development of digital and intelligent campus construction,the traditional static virtual display can not meet the demand.VR virtual technology has a wide application prospect in the construction of smart campus.This paper studies the application method of VR virtual technology in school history museum,and creates VR virtual school history museum.It discusses the application of VR virtual technology in school history museum information construction,and provides reference for the integration of domestic school history museum and VR virtual technology.
Key words：VR technology；virtual reality；virtual school history；virtual scene
(上接第57页)
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Object一level Edge Detection Based on Edge一preserving Filtering
FENG Yu-ting1，2,ZHAO Yong-yuan1,GUO Yu-tang1
生物塑化
(1 .School of Computer Science and Technology,Hefei Normal University,Hefei230601China;
2.Universities Joint Key Laboratory of Photoelectric Detection Science and Technology in Anhui Province,Hefei230601,China) Abstract:Aiming at the foudational problem of detecting edges and object boundaries in natural images,this paper proposes an edge detection method based on edge preserving filtering according to the excellent performance of edge preserving filtering algorithm in edge preserving and denoising.Firstly,we use厶)gradient minimization to denoise and smooth the input image；secondly,we use the厶)smoot-hing map as a guide map to provide better guidance for
the secondary smoothing of the guided filtering to obtain the secondary smoothing map;finally,through the gradient operation to get the final edge detection result.The comparative verification experiment shows that the algorithm in the article can effectively suppress the noise and low-frequency invalid information in the image,and the detection accuracy and real-time performance of our algorithm are significantly better than other algorithms.
Key words:edge-preserving;guided filtering;gradient minimization;edge detection
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