基于圖像繪制的虛擬漫游系統(tǒng)的研究的中期報告摘要本報告介紹了針對基于圖像繪制的虛擬漫游系統(tǒng)的研究的中期進展。本研究旨在開發(fā)一種新型的虛擬漫游系統(tǒng)，可以基于圖像繪制技術實現(xiàn)真實感觀的場景呈現(xiàn)和用戶導航。本報告涵蓋了系統(tǒng)設計、實現(xiàn)和測試等三個方面的工作。其中，系統(tǒng)設計包括架構設計、場景繪制方案設計和用戶交互設計；系統(tǒng)實現(xiàn)包括場景模型生成、導航算法實現(xiàn)和用戶界面開發(fā)；測試方面包括場景真實性驗證和系統(tǒng)功能測試。初步測試結果表明，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)良好的虛擬漫游體驗，但仍有一些問題需要進一步完善。關鍵詞：基于圖像繪制，虛擬漫游，場景呈現(xiàn)，用戶導航1、研究背景及意義虛擬現(xiàn)實技術是一種將計算機生成的虛擬世界融入到現(xiàn)實場景中，達到沉浸式交互體驗的技術。虛擬現(xiàn)實技術可以為許多領域帶來顯著的效益，比如娛樂、教育、建筑等。其中，虛擬漫游是虛擬現(xiàn)實技術的一種重要應用，它可以使用戶在虛擬環(huán)境中感受到真實的環(huán)境和場景，具有較高的沉浸式交互體驗。因此，虛擬漫游技術在旅游、學校和商業(yè)等領域得到廣泛應用。傳統(tǒng)的虛擬漫游系統(tǒng)需要使用三維建模技術生成場景模型，但這種方法需要大量的人力和時間成本，并且很難保證場景的真實性。因此，本研究針對基于圖像繪制的虛擬漫游系統(tǒng)進行了研究，旨在開發(fā)一種新型的虛擬漫游系統(tǒng)，可以基于圖像繪制技術實現(xiàn)真實感觀的場景呈現(xiàn)和用戶導航。2、系統(tǒng)設計2.1系統(tǒng)架構設計系統(tǒng)架構由輸入處理模塊、場景生成模塊、導航算法模塊和標注生成模塊組成。其中，輸入處理模塊用于處理輸入圖片、平面圖和頂視圖，生成場景模型。場景生成模塊用于將輸入圖片轉換為模型，并生成場景模型。導航算法模塊用于計算可行路徑和引導用戶進行虛擬漫游。標注生成模塊用于生成場景中的標注信息。2.2場景繪制方案設計本研究采用基于圖像繪制的場景繪制方案。該方案通過將輸入圖片轉換為模型，可以實現(xiàn)真實感觀的場景呈現(xiàn)。場景繪制過程分為三個階段，分別是場景分割、模型生成和模型貼圖。場景分割階段將輸入圖片分割為多個區(qū)域，并確定每個區(qū)域的材質(zhì)和紋理。模型生成階段將每個區(qū)域轉換為模型，并生成場景模型。模型貼圖階段將紋理應用到模型上，生成真實感觀的場景呈現(xiàn)。2.3用戶交互設計系統(tǒng)的用戶交互設計主要包括用戶視圖、歷史記錄、搜索和標注四個功能模塊。其中，用戶視圖模塊用于展示虛擬漫游場景；歷史記錄模塊用于記錄用戶的訪問歷史；搜索模塊用于幫助用戶查找感興趣的地點；標注模塊用于在場景中生成標注信息，幫助用戶理解場景。3、系統(tǒng)實現(xiàn)本研究使用Unity作為虛擬漫游系統(tǒng)的開發(fā)工具。系統(tǒng)實現(xiàn)包括場景模型生成、導航算法實現(xiàn)和用戶界面開發(fā)三個部分。3.1場景模型生成場景模型生成主要包括輸入處理和圖像分割兩個階段。輸入處理階段將輸入圖片轉換為Unity中的紋理，圖像分割階段將紋理轉換為模型，并生成場景模型。本研究使用了開源的圖像分割工具MaskR-CNN實現(xiàn)場景分割功能。此外，本研究還實現(xiàn)了一個自適應材質(zhì)生成算法，可以根據(jù)輸入圖片的紋理自動生成材質(zhì)。3.2導航算法實現(xiàn)本研究實現(xiàn)了基于A*算法的導航算法，用于計算出從起點到終點的最短路徑。導航算法使用場景模型中的可行走區(qū)域作為約束條件，保證用戶不會穿墻而過。3.3用戶界面開發(fā)系統(tǒng)的用戶界面設計主要采用了Unity的UI系統(tǒng)。用戶可以通過界面選擇起點和終點，并可以查看歷史記錄、搜索和標注信息。4、測試與結果分析本研究對系統(tǒng)進行了場景真實性驗證和系統(tǒng)功能測試。場景真實性驗證主要通過和實際場景對比來進行。系統(tǒng)功能測試主要包括導航功能、搜索功能和標注功能等方面。初步測試結果表明，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)良好的虛擬漫游體驗，場景真實性和用戶交互性得到了有效的保障。但仍有一些問題需要進一步完善，比如系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性需要進一步提升。5、結論與展望本研究針對基于圖像繪制的虛擬漫游系統(tǒng)進行了研究，并取得了初步的