0 引言

随着VR技术和AR技术的三维可视化应用不断地与各行各业深度融合，集成校园环境、校园建筑、校风、校训等校园三维可视化应用系统对加快校园的数字化建设进度和学校对外宣传具有着非常重要的意义[1]。VR（虚拟现实）技术是指将虚拟信息环境创建于多维信息空间上，给用户带来身临其境的沉浸感，达到与虚拟环境实时交互的能力[2]。VR环境系统具备沉浸、交互、构想三个基本特性[3]。AR（增强现实）技术是一种将真实环境和虚拟环境“叠加”的新技术。把现实世界的一定时间空间范围内的实体信息(视觉、听觉、味道、触觉信息等），通过终端设备等科学技术模拟仿真后，将虚拟的信息应用到真实环境，被人类感官所感知，从而达到超现实的感官体验[4]。

校园明信片本身具有较好的宣传和纪念意义，在植入VR技术和AR技术后，不仅让明信片变得更加生动、形象，而且能使用户获得身临其境的感受。在任何地方，只要有一张明信片和一款移动设备，即可在视觉、听觉、触觉上获得极佳的用户体验。将三维数字化校园和校园文化融入明信片中，让明星片更具有表现力，更新颖、便捷地宣传了校园文化。

①生态长袋覆盖整个岩体坡面，隔绝了一部分氧气；岩体坡面遍撒石灰中和现有的酸性及覆盖隔氧［4］；添加有机肥料进一步消耗一部分氧气，一系列的控氧法降低群落中的好氧酸化微生物丰度，控制岩石酸化进程。植物根系错综相连可固定生态袋内土壤并深入岩体内，岩石风化中产生的风化碎片脱落留在生态长袋覆盖的岩体内，加上生物与微生物的活动，岩体成土化进程加快。

围绕提高城乡供水保障能力，现代水网体系框架基本建成。构建现代水网工程体系步伐加快，南水北调山东段干线工程试通水成功，胶东调水主体工程具备试通水条件，基本形成辐射全省的“T”形水网骨干框架。推进雨洪资源利用，组织编制了雨洪资源利用规划纲要并启动实施一期工程。

1 识别图像获取

1.1 明信片图像制作

将明信片图像作为AR特征识别图，选择较好的天气和标志性建筑精心拍摄，后期处理成手绘风格，让明信片更加生动、形象地融入校风、校训等校园文化，突显校园文化底蕴，确保每一张都是精美艺术品，如图1所示。

  

图1 明信片特征图

1.2 特征点提取

对每一个特征点采集到的四幅数字化图像进行自动拼接、补天、补地等处理成全景图像，其自动拼接的原理是通过匹配相邻两张图像重叠部分的控制点，使用SIFT特征算法提取每幅全景图像的特征点，如图7所示。将特征点对引入欧式距离作为筛选条件，去除不匹配的点[7]，最后采用RANSAC算法进行两幅图像的精确配准，完成自动拼接。

（1）尺度空间

尺度空间方法原理是在视觉信息处理模型中引入一个尺度的参数，将单尺度视觉处理技术纳入变化的动态分析框架中，模拟图像数据的多尺度特征。

D矿区位于滇南，地层主要为三叠系、石炭系、泥盆系，岩性主要为页岩、板岩、砂岩、灰岩、硅质灰岩、火山碎屑岩、铅锌矿，测量结果见表4：

将一副二维图像的尺度空间用高斯卷积来表示，可以定义为式

近年来，随着慕课、edex等在线教育平台的出现和普及，在学生和在线平台的交互过程中产生了大量的学习数据，教育大数据的概念随之兴起。在此基础上产生了教育数据挖掘和学习分析两种相互关联又互有不同的研究领域[1]。

 

自动拼接后生成的全景图像、补天处理以及补地处理后图像如图8（a）、8（b）、8（c）所示。经过PS软件对图像进行亮度、饱和度、对比度等调整后生成一张360度全景图像，如图8（d）所示。

（2）构建DOG函数

为了有效地在尺度空间检测到稳定的关键点，利用不同尺度的高斯差分核与图像卷积生成来构建DOG函数[6]，如式（2）所示。

 

（3）特征点提取

利用DOG函数在尺度空间的Taylor展开式

 

在Pano2VR软件中导入所有的全景图像，增加交互热点，比如音频、图像、视频、文字等，场景之间切换通过点击箭头图标来实现。同时增加VR功能和留言功能，更具人性化和社交体验。最终导出Web端应用，用户只要访问网址即可体验，方便又便捷，如图9所示。

在以教师创新能力培养为目标为中心的合作过程中，我们校企进行了细致的分工。在我们企业团队中，我的主要职责是过程管理并作技术协助，具体工作是负责培训、答疑和审定总体方案，并协调公司内部的各部门，技术副总主要负责辅导、答疑、审方案、编单片机控制程序等，生产副总主要负责项目研究中产品制作需要的一些零件加工等，课程副总主要是负责课程资源开发技术培训和协助教师完成资源开发，如教学设计、教学课件、教学视频、虚拟仿真、考试测验、实训工单、电子教材、评价方案等资源素材，参与课题研究的教师主要负责按照企业技术规范编写产品设计方案、编写课程资源开发的各种脚本、编写专利和撰写论文等。

 

虚实融合是AR功能实现的核心内容，将虚拟三维物体注册到真实环境中，与真实物体叠加在同一个场景里面，在真实的世界中显示三维数字信息，从而实现对现实世界信息的补充。在三维建模软件3DMAX中把模型文件导出为FBX文件，同时导出纹理文件，并将这两个文件和AR程序开发包同时导入unity引擎中。在unity引擎中加载特征图后，测试一下能否识别出三维模型。测试结果表明，使用了SIFT匹配算法，特征点越多，识别效率越高，同时，识别图中特征点越多，识别的速度越快。最后将程序打包成移动端应用程序进行安装。虚实融合的效果如图4所示。

  

图2 识别图特征点

结果表明，SIFT特征提取算法不仅具有尺度不变性，而且就算改变识别角度和旋转角度，也能够得到较好的识别效果。

2 AR功能实现

在AR识别应用中，根据识别出的特征点，判断他们之间的相对位置、旋转、缩放，对比特征图，得出识别图在实际空间中的位置，在对应的识别图上显示虚拟三维模型。具体实现过程如下。

2.1 校园建筑三维建模

以明信片中的每一栋学校标志性建筑为目标，通过三维建模软件3dmax，把每一栋校园建筑制作成三维模型，将纹理素材经过图像处理软件处理后赋给建筑物。同时，将逼真的材质和灯光经过渲染形成可视化图像，使得光影关系和效果更具真实感。让明信片中的每一栋建筑呈现三维模型，并且非常逼真。最后，优化校园建筑物的三维模型，减少三维模型中多边形的数量。优化后的三维模型，不仅能够加快三维模型的显示速度，而且可以提高浏览速度，取得良好的交互体验。校园建筑物模型如图3所示。

  

图3 校园建筑三维模型

2.2 虚实融合

最后识别图像提取的特征点如图2所示。

首都医科大学的段平教授于2008年就学校临床阶段医学专业英语教学进行调查，发现了医学英语教育改革过程中的诸多问题，并提出了解决方案。这表明，在教学过程中定期调研学生英语学习需求及教学方式的意见建议，对完善改革方案十分重要。

  

图4 校园建筑虚实融合

2.3 交互功能实现

当移动端通过摄像头识别出校园建筑的三维模型后，可以通过手指触摸移动端屏幕达到交互的目的。首先判断是否为单个手指操作，如果是单指操作，则旋转该建筑三维模型。如果是两指操作，则通过判断两指的新旧距离来实现建筑三维模型的放大、缩小功能。具体流程如图5所示。

AR功能实现流程主要通过扫描明信片封套上的“AR浏览”二维码，下载并安装客户端，对准任何一张明信片，识别出每一栋校园建筑的三维模型，还有每一栋校园建筑的语音介绍，同时还可以通过手指对其中的三维模型进行旋转、放大、缩小等操作，全方位、动态展示明信片中的丽水学院校园风光及学校每一处标志性建筑。

3 VR功能实现

运用三维全景技术，根据校园规划图和标志性建筑的特征确定特征点的位置、区域和数量，生成数字化的720度全景图像，借助互联网优势，用户可在线实时地、直观地、无死角地查看现有校园风光、建筑结构、校园布局等特征，不仅可以快速、便捷、形象地宣传学校和校园文化，而且为未来校园统一规划提供准确的数据。

3.1 VR特征点图像获取

根据校园规划图确定特征点的数量，借助全画幅数码相机、全景云台、鱼眼镜头，在每一个特征点的相互垂直四个方向采集 校园建筑的数字化图像，其中每相邻的两张图像必须有重叠的部分图像，如图6所示。

  

图5 虚实交互流程图

  

图6 学校大门四个方向图像

3.2 全景图像制作

将每一张明信片识别图匹配SIFT特征提取分析算法，计算出特征点函数，具体过程如下：

  

图7 自动拼接特征点

其中，I（x，y）表示原始图像，G（x，y，σ）表示尺度可变高斯函数，*号是卷积算子，x，y是空间坐标，σ大小决定图像的平滑程度[5]。

  

图8 生成全景图像

3.3 漫游场景制作

则特征点为式

  

图9 场景漫游实现

VR功能实现流程主要通过扫描明信片封套上的“VR浏览”二维码，或点击AR浏览中的“全景VR展示”按钮，即可通过720度全方位实景浏览丽水学院校园风光及学校每一处标志性建筑。同时，可以在VR界面留言交互，让明信片更富有表现力和社交能力。带上VR眼镜后，身临其境，效果更加显著，如图10所示。

  

图10 VR眼镜身临其境效果

4 总结

步骤1 依据式(2)～式(5)构建X方主体的损益矩阵[Fij]M×N和Y方主体的损益矩阵[Gij]M×N。

参考文献：

SIFT特征识别算法应用于AR虚实融合和VR全景图像自动拼接场景中，不仅能够得到较好的识别效果，而且可以完成图像的精确匹配，实现图像的无缝拼接。丽水学院VR-AR明信片从VR和AR两个方面充分展示校园三维可视化，利用学校标识，结合学校办学特色，创意新颖，具有较高艺术性。同时保留校园建筑的原始三维数据和数字化图像数据，为校园规划和高效管理提供建设思路。

［1］闫丽娟.校园三维地理信息系统的建模与可视化研究［D］.大连：大连理工大学，2013：2.

［2］李自力.虚拟现实中基于图形与图像的建模与绘制（G&IBMR）的研究［D］.武汉：华中科技大学，2002：8.

［3］郭蕊，杨立新，侯阳，等.虚拟现实技术在园林设计中的应用研究［J］.沈阳农业大学学报（社会科学版），2009（6）：738.

［4］李婧濛.浅谈增强现实技术（AR）在建筑领域的应用及发展［J］.建筑工程技术与设计，2016（14）：168.

自然风险因素，是指影响项目进度的、不以人的意志改变的、客观存在的因素，主要指项目所在地自然条件可能给项目进度构成的威胁和影响。不利的气象条件、水文条件及地质条件等，可能对工程产生极大的不利影响，从而导致工期延误。因正在实施的项目无法很好的进行抗震分析及设计，所以地震有可能对正在实施的水利工程产生较大的破坏，从而可能导致工期的延误甚至停工。大多数水利工程位于相对偏远的地区，一般会就地开采建筑材料以满足工程要求，但如果勘探天然建筑材料数量和质量与实际不完全一致，也极可能由于重新选址开采及需要外购等影响工程工期。

［5］祁友杰.基于SOC技术的遥感图像快速匹配方法研究［D］.南京：东南大学，2016：28.

［6］阎冲.基于SIFT算法的目标特征检测与提取技术研究［J］.传感器世界，2012（9）：22.

［7］邹北骥，阮鹏，向遥，等.一种精确匹配的全景图自动拼接算法［J］.计算机工程科学，2010（8）：60.

在已有2个不同时相的遥感影像的基础上，此方法可对比监测出基础设施、行政区划、地貌等信息的变化，可广泛应用到满足条件的工作中去，例如：林地变更调查、青山保护、国土监测等，是一种通用的方法。