摘要

数字化校园是在传统校园的基础上，利用先进的信息化手段和上具，将现实校园中的各项资源数字化，形成的一个数字空间。其中的虚拟校园漫游系统，则是在计算机环境中，利用虚拟现实技术再现校园的景观，来访者足不出户就可以进入到虚拟的校园之中访问漫游，尽情领略校园的文化风情。基于图像的绘制是近来兴起的一种新的虚拟现实实现方法，它以计算机视觉和图像处理等学科的理论和方法为基础，试图利用真实的图像来代替传统的几何建模，同时又用图像空间的变换操作来代替传统的绘制过程。由于基于图像的绘制技术在构造真实感场景和绘制速度上，与传统计算机图形学相比较有很大的独特优势，近年来逐渐成为图形学发展的一个热点，尤其是在虚拟环境的构造上有着很好的应用前景。

   本文主要研究了数字化校园的概念与组成，提出利用基于图像绘制技术构造虚拟漫游的数字化校园，并深入研究了图像拼接技术、全景图生成技术以及场景漫游技术。

关键词:数字化校园；基于图像绘制技术；全景图；虚拟漫游

Abstract

   Based on the traditional campus, digital campus is using advanced information methods and tools to form a digital space by digitalizing various resources on actual campus. Virtual campus touring system, part of the digital campus, shows the outlook of the campus via virtual reality technology under the computer environment. Visitors could surf on the virtual campus and enjoy the amorous feeling on the culture without actual visit on site. Image Based Rendering (IBR) is a new method that has been widely used in creating a virtual reality system. It is preferred over the traditional 3D geometry modeling and rendering technology that has its limitations on rendering quality and scene complexity. IBR is based on the theory and method of computer vision and image processing, and it uses photo-realistic renderings and warping. It is appealing since natural scenes, which are very difficult to model using traditional 3D geometry modeling, can be acquired semi-automatically using cameras and other devices. Also IBR has a potential to create high-quality output images if the rendering stage can preserve the quality of the reference images.

   In this paper, the concept and construction of digital campus are studied mostly, and a virtual touring campus constructed based on IBR technique is implemented, several key techniques of virtual environment touring based on image are studied, which include image misaiming, panoramic image generation and view organization and scene touring.

Keywords: Digital Campus Scene Touring, Image-based Rendering, Panoramic Image

第一章绪论

1.1数字化校园概述

   数字化校园是以校园网络为基础，用层次化、整体化的观念来实施校园信息化建设，对学校所有信息资源进行统一的、科学的组织与管理，并以最有效的方式提供给用户，为师生提供网上信息交流环境，让管理人员科学地、规范地管理自己的数据，并将这些信息方便地发布和使用。它是在传统校园的基础上，利用先进的信息化手段和工具，将现实校园的各项资源数字化，形成一个数字空间，使现实校园在时一间和空间上延伸。做到从校园环境、资源到动态活动的全部数字化，并且和校园网络及其应用系统构成整个校园的神经系统，完成校园的信息、传递和服务[1]。

   高校实施建设数字化校园的目的就是对教学、科研、管理、技术服务等校园信息进行收集、处理、整合、存储、传输和应用，使教学资源得到充分优化利用的一种虚拟教育环境。通过实现从环境(包括设备、教室等)、资源(如图书、讲义、课件等)到应用(包括教、学、管理、服务、办公等)的全部数字化，在传统校园的基础上构建一个数字空间，以拓展现实校园的时间和空间维度，提升传统校园的运作效率，扩展传统校园的业务功能，最终实现教育过程的全面信息化，从而达到提高教育管理水平和效率的目的。因而，数字化校园的建设实施将为高校带来如下变革:

(一)高校业务流程将得到有效规范

   通常高校每个部门的业务流程都不尽相同，这些业务流程即有合理的也有不合理的，高校数字化校园的实施应用，则.以无形中规范学校的各项业务流程，提高上作效率，减少以往一些上作因手上操作所带来的随机性大，流程不易规范化的缺点。

(二)轻松解决高校信息化孤岛问题

   数字化校园的实施应用使高校内部相对独立分散的网络系统，得到统一整合，消除了高校“信息化孤岛”问题，有效地实现数据共享、消除对数据的重复管理及数据不同步的问题，使学校各个部门分别管理自己业务的相关信息，数据采集点唯一，所有的数据信息都.实现共享，当某个部门需要用到其他部门信息的时候，以自接从网上获得，这样就避免了多部门的重复劳动，节约了人力成本，保证了数据的标准化存储。如:高校教务处需要人事处的人员统计信息时，就.登陆数字化校园系统自接从人事处调用数据，教务处管理人员无需对数据再次进行逐一录入，这样不但保证了信息的同步，而且也不会发生诸如人员统计数据已经变动，而其他部门很长时间还无法得知的混乱情况。

(三)降低劳动强度，提升人员脑力

   价值高校建设实施数字化校园，管理人员从繁杂、简单重复的数据输入、传送、管理、检索等上作中解脱出来，尤其是数字化校园系统提供的信息检索及统计报表的生成功能，把以往需要花费大量时间和精力进行信息查询、统计、计算上作，交给系统来完成，大大降低了上作强度，提高了上作效率，使人员的脑力价值得到提升，改善了师生员工的工作、学习和生活环境。

   (四)使信息处理具有实时、权威特点

   高校数字化校园的实施应用使用户随时随地从网上获取学校的信息。此外，山于信息的录入与发布都是山学校各个部门来完成的，数据采集点唯一，因而这就保证信息采集的唯一性及权威性。

(五)创造新的教育和工作模式

   高校数字化校园的建设不是一项单纯的技术上作，而是一项工程，它将先进的信息技术引入到教学、科研、管理和服务等各项活动中去，提高教、学、管的质量和效率，创造新的教育和上作模式，完成传统教育模式难以实现的目标。教育信息化的过程就是教育思想、教育观念、教育模式转变的过程。

(六)创建虚拟大学空间，实现跨地域管理

   数字化校园建设以信息资源与信息服务为核心内容，实现数字化的学习、教学、科研和管理，创建数字化的生活空间，创建虚拟大学空间，实现教育信息化和现代化。虚拟大学空间为学校的跨地域业务管理提供坚实的基础保障，如系统通过提供分校各业务部门的统计图表，就帮助学校领导进行业务优化，促进学校各项上作的开展。

   目前国家正大力推进信息化建设，教育信息化也在如火如荼的进行着，传统的教育模式正面临挑战，建设实施数字化校园已经成为现代教育的必然趋势。国内高校“十五”期间利用网络技术、计算机技术和通信技术对学校与教学、科研、管理和生活服务有关的所有信息资源进行全面地、科学规范的管理，并对这些信息资源进行整合和集成的“数字化校园”己成为高校信息化建设的重点上程，同时当今信息技术和教育相结合也已成为世界教育改革和发展的有机组成部分和推动力量。“百年大计，教育为本”，我国几届政府自在实施科教新国战略。在知识经济到来的今天，各国之间的竞争越来越表现为科技和人才的竞争。尤其是近几年来，随着社会和科技的发展，世界各国的教育都发生了巨大的变化，传统的教育方式和教育内容已经不符合社会发展要求，我国的教育要与世界教育接轨，就必须用现代科技发展现代教育，培养新型人才，以适应社会的发展。国运兴衰系于教育，网络发展连接未来，倡导利用现代科技发展教育。建设数字化校园包含了教育、科研、管理等多方面的内容，基本反映了教育发展的趋势，因而应该早日规划，早日实施。数字化校园的实施建设是一项系统工程，涉及到高校的方方面面，它的建设实施不但需要高校对自身业务及数字化校园概念进行深入理解，而且还需要高校领导的高度重视及各部门的积极配合。如国家重点综合类大学哈尔滨上业大学及中山大学，这两所高校的数字化校园建设实施之所以能顺利进行，一方面是国家对两所高校在信息化建设方面的重点扶持:另一方面则是两所高校的校领导对建设数字化校园的高度重视。这两所高校不但专门设立了网络中心及信息处，以及对数字化校园建设进行宣传和督导，而且还专门成立了数字化校园建设领导小组，并由学校重要领导亲自指挥。