基于虚拟现实的家庭场景漫游应用开发开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1选题背景及研究意义

十几年前，我还是一个小学生的时候曾经写过一篇作文，在作文中，我描述了对二十年后的未来的生活的创想，那时，我在文中写下了“二十年后，人们的生活方式发生了极大的改变，人们不再需要出远门，在家里就可以体验到在世界各地所有的名胜旅游的快乐”。如今十几年过去了，科技的发展确实使我离当初天马行空的想象又更近了一步——虚拟现实（virtual reality，简称vr）技术的发展突飞猛进，虚拟场景交互漫游也在建筑业、旅游业等行业得到了非常广泛的应用，虚拟场景交互漫游已经成为虚拟现实技术的一个重要的应用分支"。虚拟场景交互漫游是通过真实数据建立起来的三维数字模型并组合而成的虚拟环境，符合真实工程的要求和设计标准，用户可以实时体验运动所带来的场景漫游。交互性是它最大的一个特点，用户进人虚拟环境后，不仅可以通过鼠标、键盘在场景中漫游，还可以通过头盔、控制手柄等外设与场景中的物体进行交互，这些物体与现实中的实物非常相像，感觉也非常逼真，跟在真实环境中一样。用户在这样的虚拟环境中，还会产生丰富的想象，所以虚拟场景交互漫游还具有沉浸性和构想性。只要利用这种技术，人们不仅可以足不出户地游览世界各地的名山大川、人文古迹，再进一步，甚至还可以用来创造完全不同于真实世界的幻想世界，这一切对人类来说都是如此有吸引力，因此国家对虚拟现实产业非常重视，虚拟现实领域的创业团队、投资团队呈爆发式增长，市场前景巨大。

想要研究虚拟现实技术，首先就要了解虚拟现实技术是什么，以下解释内容摘自百度百科虚拟现实词条：“虚拟现实技术(英文名称：virtualreality，缩写为vr)，又称灵境技术，是20世纪发展起来的一项全新的实用技术。虚拟现实技术囊括计算机、电子信息、仿真技术于一体，其基本实现方式是计算机模拟虚拟环境从而给人以环境沉浸感。随着社会生产力和科学技术的不断发展，各行各业对vr技术的需求日益旺盛。vr技术也取得了巨大进步，并逐步成为一个新的科学技术领域。所谓虚拟现实，顾名思义，就是虚拟和现实相互结合。从理论上来讲，虚拟现实技术（vr）是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，使用户沉浸到该环境中。虚拟现实技术就是利用现实生活中的数据，通过计算机技术产生的电子信号，将其与各种输出设备结合使其转化为能够让人们感受到的现象，这些现象可以是现实中真真切切的物体，也可以是我们肉眼所看不到的物质，通过三维模型表现出来。因为这些现象不是我们直接所能看到的，而是通过计算机技术模拟出来的现实中的世界，故称为虚拟现实”。

最早的虚拟现实技术大概出现在20世纪90年代，美国从训练军事飞行员的计算机飞行仿真模拟技术发展出了虚拟现实技术。利用虚拟现实技术能很快产生一个虚幻的敌人阵地，在这个阵地上空，飞行员可以进行轰炸攻击，导弹发射场就在虚幻的喷气机所穿过的三维空间的正下方。虚拟现实技术为训练者提供了一个如同身临其境般的“真实场景”。经过近几十年的发展，现在虚拟现实技术的应用范围越来越广，现在不仅仅被使用在军事上，也渐渐走近了我们的生活，比如虚拟现实技术还用在一些平面技术已经无法满足我们的需求的地方——游戏中还原更真实的体验；建筑工地上不需要亲自踏上危险的地方也能找出安全隐患；逛街时不再需要一件件地试衣服，只需要一系列指令操作就能试遍所有喜欢的款式；在医学方向:主要用于医学教有和辅助诊断、治疗。用vr技术构成的手术训练系统可以帮助医生进行精密手术的练习。第一个用于此目的的商业系统是“mistraining and rehearsal system 323" ,它的模拟软件产生一个虚拟病人,并将真实病人的图像扫描输入后叠加到虚拟病人身上,医生用一把虚拟手术刀进行练习；包括房屋装修问题上也可以使用虚拟现实技术，智能家居涉及的技术包括综合布线技术、计算机技术、网络通讯技术、医疗电子技术等。目前，智能家居产品造价昂贵，开发成本较高，尚未达到普及状态，由于人类对家居智能化、个性化、舒适化等的要 求日益增多，二维设计作品己远远无法满足。智能家居与虚拟现实技术相结合，不仅可以满足客户的个性化要求，同时也缩短了智能家居的开发周期与建造成本，还可以减少家居产品的损耗，为用户的家居个性化定制提供便利。

2. 研究的基本内容与方案

2.1课题核心问题及目标

虚拟现实是多种技术的综合，其关键技术和研究内容包括以下几个方面： 　　环境建模技术。虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心内容，环境建模的目的是获取实际三维环境的三维数据，并根据应用的需要，利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。虚拟现实中的人机交互远远超出了键盘和鼠标的传统模式，三维交互技术已经成为计算机图形学中的一个重要研究课题。此外，语音识别与语音输入技术也是虚拟现实系统的一种重要人机交互手段。系统集成技术 。由于虚拟现系统中包括大量的感知信息和模型，因此系统的集成技术起着至关重要的作用。集成技术包括信息的同步技术、模型的标定技术、数据转换技术、识别和合成技术等等。

2.2 虚拟现实的实现方案

（1）unity3d介绍

unity3d游戏引擎:发布于2008年，从2010年开始被人们所熟知，它是一个包括图形、音效、物理等功能的，让玩家轻松创建诸如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等内容多平台互动的综合的成熟的游戏开发引擎，也是目前最主流最受欢迎的3d游戏引擎，在世界范围内，unity占据全功能游戏引擎市场47%的份额，居全球首位。尤其是在手游方面;如今在虚拟现实和增强现实方面崭露头角，未来也将会在各个领域成为主流。随着ios、android 手机的大量普及和3d网页游戏的兴起，unity 因其强大的功能、良好的移植性，在手机和网页平台得到了广泛的应用和传播。c6] 它的关卡编辑器功能强大，而且简单易用，它与大部分3d建模软件都能够兼容，如3ds.max、maya、c4d，开发者在编程方面无需了解复杂的技术，使用c#、js等进.行脚本编写，这样能够更快速开发出性能和品质俱佳的游戏产品。其编辑器运行在windows和macosx下，可发布游戏至windows、mac、wi、iphone、webgl(需要html5)、windows phone 8和android平台。对于手游、网游、单机游戏、虚拟现实游戏、增强现实产品的开发，unity3d 都是值得信赖的首选。

3. 研究计划与安排

（1）第1－4周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需理论基础。确定方案，完成开题报告。

（2）第5－6周：熟悉掌握基本理论，完成英文资料的翻译，熟悉相关工具软件的使用。

（3）第7－9周：采用3dmax建模，完成基本模型的构建，在unity3d中完成场景搭建。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]宣雨松著,《 unity3d游戏开发》[m],人民邮电出版社

[2]karli watson著，《c#入门经典》[m]，清华大学出版社。

[3]徐佳.基于unity3d的智能家居虚拟仿真系统[j/ol].传感器世界,2019(09):1-5[2019-12-16].https://doi.org/10.16204/j.cnki.sw.20191111.001.