基于Unity引擎的家居布局仿真系统设计与实现
摘要：由于虚拟仿真技术与计算机技术的快速发展，当前基于传统的二维管理系统或以视频监控为主的人员管理系统已经不能满足复杂环境下可视化、真三维的需求，人们更希望构建一个具有逼真沉浸感、能与虚拟环境交互、具备构想创造性的虚拟仿真环境。因此，复杂环境下的三维虚拟交互系统研究与应用成为当前虚拟仿真技术研究的热点。本文以室内三维虚拟交互系统设计与开发为主线，以中国矿业大学环境与测绘学院办公楼室内定位应用为研究实例，根据室内虚拟系统实时性与交互性的特点要求，从系统建设的功能需求，体系结构的构建，系统框架设计，系统开发平台优选，关键算法与模型实现等几方面展开研究，并实现了原型系统的开发和实例验证。首先在分析虚拟环境精细化模型构建基础上，结合室内虚拟环境建模特征和建模技术指标，构建室内虚拟场景精细化建模技术流程和一种基于树状层次结构的室内建模方法，借助虚拟建模软件3dsMax构建室内三维虚拟场景，对构建完成的虚拟场景做后期精细化处理；分析虚拟环境实时显示原理，研究虚拟场景加速显示技术，选择虚拟场景优化策略，对室内虚拟场景做优化处理，完成室内真实精细三维GIS环境的最终虚拟模拟。其次，结合Unity3D引擎，利用C#开发语言，针对室内虚拟交互系统中设置的功能如自由交互式漫游、自动寻径漫游、室内人员动态管理、导航查询等，通过研究虚拟场景实时渲染原理、场景中实体操纵原理以及鼠标拾取算法等关键技术的探讨，开发了具有实时性和交互性的室内虚拟交互系统。实现接收实时定位数据的方法、过程、以及定位数据的查询和显示功能并提供实现功能的关键代码，为虚拟交互系统提供新的解决方案。最后，以中国矿业大学环境与测绘学院行政办公楼室内定位应用为系统测试实例，完成了原型系统的开发与实现，测试及系统评估，为以后的虚拟仿真系统提供参考。
关键词：VR;Unity 3D;虚拟;
一、文献综述
传统的家居布局设计，在前期展示方面存在弊端，用户无法看懂设计图纸从而无法直观感受到设计师的意图与布局，导致可能造成到了设计工程的后期用户见到最终的设计成果的时候才觉得并不满意，导致不必要的麻烦和纠纷。
基于Unity引擎的家居布局仿真系统,对新房装修构建了3D模拟仿真场景,将房屋设计与虚拟现实技术结合起来,避免了传统装修公司房屋设计图纸反复修改、不能团队同时开发设计的限制,从而实现房屋装修设计的高效出图设计。同时满足了客户对于家居布局设计更直观、更具交互性的要求，使得与客户沟通变得更加方便有效。
世界上对互动设计的研究主要集中在多媒体数字技术的表现上。作者在[6]中提出了他们的实践项目Inter- active landscapes和Interactive Architecture，这对建筑中的交互设计的发展具有重要意义。Michael A. Fox[7]指出，建筑互动设计是互动设计和建筑学科的集合，它认为环境可以在智能动态的基础上进行自我适应，它可以重新配置自己并作出反应，自动适应物理变化。同时虚拟现实技术作为人工智能时代刚刚兴起的一项技术，该技术已经在很多领域得到了广泛的应用，虚拟现实技术在建筑设计中的应用也逐渐被发现。关于室内互动的研究
AR和VR是21世纪最有前景的研究领域之一，通过虚拟世界对现实世界的补充和模拟让人对时间和空间的感知有了新的方式。可以根据用户的DIY定制，加强了用户在视觉、听觉上的感官认识、有助于3D仿真技术的推广宣传。
整个在Untiy3D平台架构下进行的设计工作主要分为以下几个步骤:首先是基础模型的创建, 通过简单的几何体与既有图像模型来混合产生室内装饰的基本框架，通过消费者提出的室内布局参数与采集到的相关数据, 进行初期的框架建模, 这个过程主要是基于二维图纸模型, 并通过一定量的图片来表征室内装饰材料与组成, 之后通过平面处理技术对得到了样板间模型进行合成。之后通过视图的三维处理得到初期的3D模型;之后将数据加载到Untiy3D平台上, 通过几何模型法来创建漫游空间,这样使得之前预处理的虚拟模型得到较为精确的改善, 使得整个场景细节更加逼真, 同时还可以和用户进行交互的虚拟感知。
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