基于虚拟现实技术的交互式教育培训平台设计与开发

第２６卷第２期　２０１３年４月　濮阳职业技术学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｕｙａｎｇ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ＶｏＩ＿２６　Ｎｏ．２　Ａｐｒ．２０１３　

基于虚拟现实技术的远程教育平台设计与研究　

亓传伟，任艳斐　

（濮阳职业技术学院，河南濮阳４５７０００）　

摘　要：发展现代远程教育已成为我国教育发展的一项战略措施。现代远程教育的发展趋势是网络化、智能化、虚拟化。虚拟现　实技术因其具备的多感知性、浸没感、交互性和构想性等特点，在远程教育中具有强大优势和潜力。虚拟现实技术在远程教育　

中的主要应用包括虚拟学习社区、仿真实验室和数字教学场所，进而构建一个基于虚拟现实技术的远程教育平台。基于虚拟现　实技术的远程教育平台由虚拟学习社区、仿真实验室和数字教学场所３个子系统组成　关键词：虚拟现实技术；远程教育平台；三维建模　中图分类号：ＴＰ３１１．５　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２～９１６ｌ（２０１３）０２—０１５８—０３　

０引言　发展现代远程教育已成为我国教育发展的一项　

战略措施。目前我国的现代远程教育存在一些亟待　

解决的问题。主要包括：传统的基于网页的远程教育　

平台依靠文字描述和简单的平面动画已无法引起学　

生的学习兴趣和积极性；由于时空分离，无法提供身　

临其境的学习环境。无法实现教者和学者之间的情　

感交流。大大降低了学习的主动性；由于无法提供　

真实的实验教学环境，只是通过视频进行演示教　

学，导致实验教学效果差，直接影响到学习者实践　能力的培养＿１＿。现代远程教育的发展趋势是网络化、　

智能化、虚拟化。虚拟现实技术因其具备的多感知　

性、浸没感、交互性和构想性等特点，在远程教育中　

具有强大优势和潜力。虚拟现实技术在远程教育中　

的主要应用包括虚拟学习社区、仿真实验室和数字　教学场所，进而构建一个基于虚拟现实技术的远程　

教育平台。　１基于虚拟现实技术的远程教育平台体系结构　

科技论坛　・５ｌ・　基于ＶＩ　虚拟现实技术的浙江省三维村镇规划　信息化平台设计与开发　赵筱斌　（浙江建设职业技术学院，浙江杭州３１１２３１）　摘要：当前，全国各地经济建设发展迅速，城镇化水平也不断提升，村镇的规划科学化问题已经明显地暴露出来，很多村镇规划得　跟城市相同，完全不适应现代村镇科学、有序地发展，浙江省村镇面临的规划科学化问题也日益严峻。规划信息化水平的提高是规划科学　化进程的一个重要标志。项目通过制作基于ＶＲＰ虚拟现实技术的浙江省三维村镇规划信息化平台，在研究经济、高效地制作三维村镇模　型的方法与步骤方面取得了初步成果，极大提升了浙江省村镇规划信息化水平。　关键词：ＶＲＰ；虚拟现实技术；三维村镇；规划信息化　随着浙江省村镇建设２００３年开始的“千村示范、万村整治”工　程等项目的推进，浙江省村镇规划编制、新农村建设的水平不断提　升。三维虚拟仿真技术应用于村镇规划信息化的需求迫切起来。村　镇除基础建设外，周边园林绿化等相关的布置都需要一个仿真度较　高的场景让村镇决策层领导来运筹帷幄，同时也需要及时向上级主　管领导汇报村镇的可视化的各类建设情况。浙江省村镇面临的规划　科学化问题也日益严峻，规划信息化水平的提高是规划科学化进程　的一个重要标志。　１平台设计与开发内容　项目通过设计并制作基于ＶＲＰ虚拟现实技术的浙江省三维村　镇规划信息化平台，初步搭建了Ｂ／Ｓ结构模型平台，在研究如何经　济、高效地制作三维村镇模型的方法与步骤方面取得了初步成果，　一定程度上提升了浙江省村镇规划信息化水平。　１．１本项目依托浙江省典型村镇三维仿真规划信息化平台模　型，实现村镇仿真场景漫游（基于ＶＲ—Ｐｌａｔｆｏｒｍ仿真软件）及规划信息　化管理。着重研究在项目过程中采用的各种纹理建模方面的优化方　案，包括纹理建模过程和烘焙过程的优化，以及开发软件平台自身　提供的一些优化方案和优化技术。　１．２项目内容还拓展到在浙江省三维村镇规划信息化平台中，　通过本地或者远程管理界面，对三维村镇规划信息化平台场景中的　个体信息进行交互，做到规划信息数据实时更新。　２平台开发流程　２．１三维场景模型的构建。三维村镇虚拟现实项目组织与实施　及开发流程的研究。项目首先是对单个村镇模型场景的创建，通过　Ｂ／Ｓ浏览方式进行整合。平台的研发过程具体由以下几个部分组成：　２．１．１相关数据收集与整理。通过课程组成员调查走访，合作单　位直接提供等方式获取～手资料，再结合卫星地图，综合创建地形　地貌。大量的建设贴图通过单反相机进行实地拍摄。２．１．２　ＣＡＤ总　平图的处理。拿到手的ＣＡＤ总图信息量大，对模型创建来说需要精　减无用信息，从而方便导人３ＤＳＭＡＸ软件进行模型的创建。２．１．３　优化创建的模型，通过多种技术手段，精减模型面数等信息，确保在　平台运行时的流畅。２．１．４村镇场景模型的烘焙。在目前虚拟现实场　景中，通常都是由建筑模型在贴图、灯光等一系列步骤后进行烘焙　输出到相关平台，这样能获得的视觉效果更佳。本项目在ＶＲＰ平台　中进行直接渲染输出。２．１．５在３ＤＳＭＡＸ环境中直接导出并合并场　景至ＶＲＰ编辑器，可分为两种方式进行，部分静态模型的导出与全　部静态模型导出，根据不同需求选择进行。　２．２系统功能的实现。系统功能的设计，包括平台和相关技术的　选择以及在应用中如何提高信息管理水平的研究。　２．２．１创建相机及相机动画，在无人交互操作的时候，可以通过　动态相机对村镇进行飞行鸟瞰等预设。２．２．２　ＶＲ场景碰撞属性的设　置，默认可以直接把场景中的所有物体设置为碰撞体，减少工作量，　但在实践中发现，这样会在一定程度上造成系统运算量大，执行效　率较低，影响最终的运行速度。所以一般都是人为设置一个较简单　的物体，设置碰撞后，进行隐藏操作。２．２．３创建特效与周围环境。项　目可根据需求，设置不同季节及不同气候条件下的模拟环境，对表　现水景效果、蝴蝶飞舞等特效的制作，动态效果通过３ＤＳＭＡＸ进行　运动设置，导人到ｖｒｐ平台进行后期处理。２．２．４村镇地图的导航制　作。ＶＲＰ自带导航图的制作功能，关键点是要在３ＤＳＭＡＸ进行坐标　的定位，确定坐标参数后，在平台中进行设定。２．２．５数据库的创建。　ＶＲＰ可以支持的数据库丰富，包括ＡＣＣＥＳＳ、Ｏｒａｃｌｅ、ＳＱＬ　Ｓｅｒｖｅｒ、　ＭｙＳＱＬ等，在ＶＲＰ编辑器工具栏下，设置有３个选项卡，分别负责　数据库连接、虚拟对象与数据库的关联操作和数据库查询功能的实　现。２．２．６交互功能的实现。ＶＲＰ支持的交互功能众多，可能鼠标事　件、距离、键盘等触发调用相应的响应事件，例如项目中的显示与隐　藏规划图纸、播放实地视频资料等。大量的交互功能还涉及到数据　库的数据读写，这在本项目中是一个非常重要的环节。２．２．７项目发　布。ＶＲＰ支持生成ＥＸＥ可执行文件脱离平台环境单独运行，也可以　发布到互联网络中进行网页浏览交互，本项目最终是通过生成单个　的网络版本，通过ＷＥＢ树形目录，把浙江省的各个村镇的三维虚拟　仿真系统合成到大平台中。需要注意的是，ＶＲＰ的网络版本打包里，　很多信息并不能完整地打包到文件的压缩包中去，而是通过调用来　实现，比如ＦＬＡＳＨ文件及流媒体文件等，这就要求把相应的关联文　件放置到合适的网络地址中，保证访问的正确性与完整性。　２．３平台关键技术。项目主要是基于三维虚拟仿真村镇规划平　台进行研究，关键技术就是解决如何高效高质地对村镇规划信息化　平台进行三维虚拟仿真。　本平台采用互联网最简单易用的Ｂ／Ｓ结构，项目采用Ｐｈｏｔｏ—　ｓｈｏｐ，Ａｕ￣ＣＡＤ，３ＤＭＡＸ等图形图像软件结合ＶＲＰ平台完成，简便　快速，基本无需编程，脚本引擎功能强大，压缩率高，真实感强，沉浸　感好，可嵌入音频、ｆｌａｓｈ、视频、图片、网页。　虚拟建筑的数据具有很强的局部性，在实际计算中真正起作用　的数据一般都远远小于数据全集中的数据量，通过可见性预计算技　术及场景几何简化技术可大大减少需处理的景物面片数目。ＶＲＰ技　术就是把几何建模和纹理贴图、几何绘制和图像绘制方法相结合，　可以在尽量保证场景真实性的前提下加速图像帧的实时生成，完成　实时漫游的功能。　ＶＲＰ平台与ＳＱＬ　Ｓｅｒｖｅｒ等数据库自　结合，实现对三维村镇规划　数据的操作也是本项目研究的关键技术内容，为测试的方便，在测　试平台使用了ＡＣＣＳＥＥ小型数据库。　２．４平台特点与特色　２．４．１平台仿真度高，区别于能流畅实现村镇的三维漫游功能，　部分村镇信息查询等功能，满足决策者对村镇规划功能的要求。　２．４．２可以实时把画面用“虚拟相机”进行拍摄出图，能直观、精确、　更大范围地展现规划设计方案，有效地提高规划审批决策科学性。　２．４－３该系统作为公共服务平台，可通过二次开发，开放接口，扩展　到经济、卫生、交通、应急、消防等领域，将为村镇综合管理提供信息　化保障，具有较便捷的推广性。　本课题为２０１３年度浙江省住房与城乡建设厅课题—基于ＶＲＰ虚拟现实技术的浙江省三维村镇规划信息化平台设计与开发（２Ｏｌ３ｚ０ｌ５）　作者简介：赵筱斌（１９７５一），男，四川宜宾人，浙江建设职业技术学院建筑与艺术系讲师，软件工程硕士。

基于虚拟现实技术的烟草工程三维设计平台研究与开发

作者：黄启录 魏斌 陶智麟 陶铁托 陈飞宇 李超

来源：《软件工程》2020年第09期

摘 ;要：为解决烟草工程传统二维设计方法难以多专业协同设计、计算与绘图不能结合等问题，研究虚拟现实技术在烟草工程三维设计中的应用，并开发基于虚拟现实技术的烟草工程三维设计平台。设计平台具备三维工厂建模、可视化设计、作业过程模拟、虚拟漫游等功能，在实际应用中，设计效率大幅提高，构建了所见即所得的虚拟在线工厂，并实现虚拟监控与虚拟教学。

关键词：虚拟现实;烟草工程;三维设计;虚拟工厂

中图分类号：TP391.9 ; ; 文献标识码：A

Research and Development of Three-dimensional Design Platform for

Tobacco Engineering based on Virtual Reality Technology

HUANG Qilu1，2， WEI Bin2， TAO Zhilin1，2， TAO Tietuo1，2， CHEN Feiyu2， LI

Chao2

（1.Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC， Zhengzhou 450001， China;

2.Zhengzhou Yisheng Tobacco Engineering Design Consulting Co.， Ltd.， Zhengzhou

450001， China）

huangqiluztri@; 512296358@; taozhilin75@;

hqlztri@; hql198652@; ysyclichao@

基于虚拟现实技术的职业学校网络课程中实训室建设

摘要 职业学校网络课程的设计应强化学生职业能力训练，综合开发学生的职业能力，让学习所获得的知识、技能能够满足职业岗位的要求，因而需要大量的技能操作训练以提高实践操作能力，应用虚拟现实技术来设计开发职业学校网络课程中虚拟实训室成为必然。

关键词 虚拟现实技术；职业学校；网络课程；实训室建设

中图分类号g271 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）39-0183-02

随着网络技术的高速发展，通过网络课程学习不仅可以通过图形和视频图像看到远方的机器设备，通过动画来了解设备的结构和动作原理，而且学习者还想随心所欲地能够自己动手去触摸、控制这些设备，从而增强操作能力，这就需要为这些机器设备建立三维模型，要能具有人机交互的功能。也就是说要构建—种虚拟设备的环境，学习者能处身其中，感受到这些虚拟设备的存在。这就要用到虚拟现实技术。在职业学校中，往往有些课程在实施中成本高，满足不了学生反复观察和操作的教学实训要求，因此在职业学校网络课程的设计中，应用虚拟现实技术来构建开发虚拟实验室作为教学实训的补充。

1 虚拟现实技术

虚拟现实技术是在计算机多媒体技术广泛应用后兴起的更高层

次的技术，它充分利用三维图形生成技术、多传感交互技术及高分辨显示技术，形成一个三维逼真的虚拟环境，具体地讲：虚拟现实技术是利用计算机技术生成一种模拟环境，通过多种传感设备使用户“投身”到该环境中，实现用户与该环境能够直接进行自然交互的技术。

虚拟现实技术的主要特点包括以下3个方面：第一，更加自然的交互性。用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度（包括实时性）更加自然；第二，多重感知性。除了具有一般计算机所能有视觉和听觉感之外，还有其他一些感知，比如力学感知、触觉感知、运动感知、甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实就是应该具有人所具有的所有感知功能；第三，沉浸性。是指用户作为虚拟环境中的一员存在于虚拟环境之中，即感觉到身临其境。理想的模拟环境应该达到使用户难以分辨真假的程度，使得参与者产生一种身临其境、投入和沉浸其中的感觉。