基于全景虚拟现实技术的科普系统

杨晓花，郑雪婷，王钰婷，王晓昭，郭云霜

（福州大学至诚学院，福建福州，350002）

基于全景虚拟现实技术的科普系统

杨晓花，郑雪婷，王钰婷，王晓昭，郭云霜

（福州大学至诚学院，福建福州，350002）

本文设计了基于全景虚拟现实技术的科普系统架构及功能框架。主要针对现实中的科普植物对象进3D建模，并进行三维全景展示，实现一个基于Web3D的科普系统。

虚拟现实；Web3D；科普系统

0 引言

随着我国科学技术的进步，科技水平的发展，人们对教育事业的发展也是越来越重视，儿童的科普教育作为孩子教育中的必不可少的一部分，引起了人们的广泛关注。早期儿童的科普教育主要采用纸质阅读或者是电视播放的方式，其枯燥地被动地接受教育方式势必影响孩子的学习积极性。本系统将3D模型应用于科普系统中，把原本在现实世界的一定时间、空间范围内很难体验到的实体信息通过科学技术进行3D建模，并进行全景展示。儿童可以通过网络平台可以使用鼠标对科普对象进行360度全景旋转并观察植物的特征。该系统通过语音和文本的提问方式一步一步引导儿童进行启发式学习。该学习方式打破传统的儿童教育的单一形式，不仅能激发儿童的学习兴趣，还能培养孩子的主动学习意识，提高儿童学习的积极性，为持久性学习奠定了良好的基础，从而达到良好的科普教育效果。

1 科普系统架构设计

如图1所示，科普系统采B/S结构，Web服务器采用Apache，数据库服务器采用MySQL。系统使用了Bootstrap、ThinkPHP等框架技术。当客户端向服务器发送查看3D模型的请求时，表示层接收到请求并向web服务器传递相应的请求信息，服务器接收到请求后，进行后台数据处理，并返回相应的模型数据信息给表示层，表示层接收到模型数据信息，将相应的科普模型嵌入到HTML5

页面并进行渲染，最终在客户端展现出来。表示层用到的技术有HTML5、JQuery、Bootstrap框架以及Canvas等。科普对象模型经过3DMAX建模并导出为.obj文件，通过Canvas渲染嵌进HTML页面。

图1 科普系统架构图

2 系统主要功能模块

基于全景虚拟现实技术的科普系统主要包含如下主要功能模块：科普对象3D模型展示模块、科普题库模块、语音模块、用户管理以及科普信息管理模块。

科普题库模块主要针对知识问题进行管理，该知识问题是针对儿童这一特殊的群体所设定的，在用户进行全景观看某一个模型的时候，将提供给用户与该模型相关的知识问题。针对幼儿识字量有限这一问题，本系统采用语音同步播放，即将科普知识通过语音讲解的形式让幼儿也能从中有效地获取知识。科普信息管理模块则是对科普知识，以文本的形式进行管理。

3 关键模块模型全景展示模块的实现

在3D全景展示模块中，用户可以通过鼠标拖动，对模型进行360度任意旋转，对感兴趣的植物特征细节可以进行放大查看。通过闯关试题可以进一步加深儿童对科普知识的理解，同时提高儿童学习的兴趣及积极性。实现的模型全景展示模块页面效果如图2，图3所示。

图2 全景展示效果图（一）

图3 全景展示效果图（二）

4 结束语

本文介绍了基于全景虚拟现实技术的科普系统架构及功能实现，实现一个Web3D的科普教育系统。该系统通过对现实科普对象（例如植物）进行三维建模，并在系统中进行全景展示。引导儿童进行趣味性学习。此系统打破传统的学习模式，提供给儿童更加贴近现实的体验性学习，从而提高儿童的学习积极性和学习效果。

[1]杨洋.基于3DMAX的虚拟现实的建立过程的探讨[J].信息技术,2015.3

[2]王桐,王亮,马楠.基于全景图的虚拟现实技术在数字博物馆中的研究与应用[J].山西电子技术,2011.1

[3]倪乐波,戚鹏. U nity3D产品虚拟展示技术的研究与应用[J].数字技术与应用,2010.9

[4]秦国防,基于虚拟现实的数字三维全景技术的研究与实现[M],电子科技大学,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

杨晓花，女(1979－),汉族，硕士,高级工程师，主要研究方向虚拟现实、嵌入式、数据库。

国家级大学生创新创业训练计划（ZJ1606）。