基于全景虛擬現實技術的科普系統

楊曉花，鄭雪婷，王鈺婷，王曉昭，郭云霜

（福州大學至誠學院，福建福州，350002）

基于全景虛擬現實技術的科普系統

楊曉花，鄭雪婷，王鈺婷，王曉昭，郭云霜

（福州大學至誠學院，福建福州，350002）

本文設計了基于全景虛擬現實技術的科普系統架構及功能框架。主要針對現實中的科普植物對象進3D建模，并進行三維全景展示，實現一個基于Web3D的科普系統。

虛擬現實；Web3D；科普系統

0 引言

隨著我國科學技術的進步，科技水平的發展，人們對教育事業的發展也是越來越重視，兒童的科普教育作為孩子教育中的必不可少的一部分，引起了人們的廣泛關注。早期兒童的科普教育主要采用紙質閱讀或者是電視播放的方式，其枯燥地被動地接受教育方式勢必影響孩子的學習積極性。本系統將3D模型應用于科普系統中，把原本在現實世界的一定時間、空間范圍內很難體驗到的實體信息通過科學技術進行3D建模，并進行全景展示。兒童可以通過網絡平臺可以使用鼠標對科普對象進行360度全景旋轉并觀察植物的特征。該系統通過語音和文本的提問方式一步一步引導兒童進行啟發式學習。該學習方式打破傳統的兒童教育的單一形式，不僅能激發兒童的學習興趣，還能培養孩子的主動學習意識，提高兒童學習的積極性，為持久性學習奠定了良好的基礎，從而達到良好的科普教育效果。

1 科普系統架構設計

如圖1所示，科普系統采B/S結構，Web服務器采用Apache，數據庫服務器采用MySQL。系統使用了Bootstrap、ThinkPHP等框架技術。當客戶端向服務器發送查看3D模型的請求時，表示層接收到請求并向web服務器傳遞相應的請求信息，服務器接收到請求后，進行后臺數據處理，并返回相應的模型數據信息給表示層，表示層接收到模型數據信息，將相應的科普模型嵌入到HTML5

頁面并進行渲染，最終在客戶端展現出來。表示層用到的技術有HTML5、JQuery、Bootstrap框架以及Canvas等。科普對象模型經過3DMAX建模并導出為.obj文件，通過Canvas渲染嵌進HTML頁面。

圖1 科普系統架構圖

2 系統主要功能模塊

基于全景虛擬現實技術的科普系統主要包含如下主要功能模塊：科普對象3D模型展示模塊、科普題庫模塊、語音模塊、用戶管理以及科普信息管理模塊。

科普題庫模塊主要針對知識問題進行管理，該知識問題是針對兒童這一特殊的群體所設定的，在用戶進行全景觀看某一個模型的時候，將提供給用戶與該模型相關的知識問題。針對幼兒識字量有限這一問題，本系統采用語音同步播放，即將科普知識通過語音講解的形式讓幼兒也能從中有效地獲取知識。科普信息管理模塊則是對科普知識，以文本的形式進行管理。

3 關鍵模塊模型全景展示模塊的實現

在3D全景展示模塊中，用戶可以通過鼠標拖動，對模型進行360度任意旋轉，對感興趣的植物特征細節可以進行放大查看。通過闖關試題可以進一步加深兒童對科普知識的理解，同時提高兒童學習的興趣及積極性。實現的模型全景展示模塊頁面效果如圖2，圖3所示。

圖2 全景展示效果圖（一）

圖3 全景展示效果圖（二）

4 結束語

本文介紹了基于全景虛擬現實技術的科普系統架構及功能實現，實現一個Web3D的科普教育系統。該系統通過對現實科普對象（例如植物）進行三維建模，并在系統中進行全景展示。引導兒童進行趣味性學習。此系統打破傳統的學習模式，提供給兒童更加貼近現實的體驗性學習，從而提高兒童的學習積極性和學習效果。

[1]楊洋.基于3DMAX的虛擬現實的建立過程的探討[J].信息技術,2015.3

[2]王桐,王亮,馬楠.基于全景圖的虛擬現實技術在數字博物館中的研究與應用[J].山西電子技術,2011.1

[3]倪樂波,戚鵬. U nity3D產品虛擬展示技術的研究與應用[J].數字技術與應用,2010.9

[4]秦國防,基于虛擬現實的數字三維全景技術的研究與實現[M],電子科技大學,2011.2

Science Popularization System Based on Panoramic Virtual Reality Technology

Yang Xiaohua, Zheng Xueting,Wang Yuting, Wang Xiaozhao,Guo Yunshuan
（Zhicheng College Fuzhou University,Fuzhou Fujian,350002）

Design the architecture of science popularization system based on panoramic virtual reality technology. Build 3D model and show panorama about plants for popular science, and implement a science popularization system based on Web3D.

Virtual Reality; Web3D; Science Popularization System

楊曉花，女(1979－),漢族，碩士,高級工程師，主要研究方向虛擬現實、嵌入式、數據庫。

國家級大學生創新創業訓練計劃（ZJ1606）。