伴随着虚拟现实应用的逐渐深入,人们对于场景的复杂度和真实感要求也越来越高,当前基于传统技术的仿真模拟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可视化效果、能够与虚拟场景交互,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已经成为虚拟仿真技术研究的热点。本文以校园三维虚拟交互系统设计与开发作为主线,以南昌航空大学校园真实场景为研究实例,以3ds Max作为建模工具完成三维虚拟校园场景中室内外模型的构建。基于Unity3D三维引擎为主要开发平台,结合HTC Vive交互设备完成原型系统的开发和验证。本文所做的主要内容如下:(1)完成对南昌航空大学校园整体地形、建筑物信息数据采集,在对虚拟场景精细化模型构建分析的基础上,结合校园室内虚拟环境的建模特征和建模要求,采用树状层次建模方法,借助三维可视化建模软件3ds Max、画图软件Auto CAD构建三维模型、搭建三维虚拟场景,依据虚拟现实场景实时显示原理、虚拟场景优化策略,对构建完的虚拟场景优化处理,实现逼真校园室内外场景最终模拟。(2)基于Unity3D三维引擎,对虚拟校园系统进行开发和场景集成,以C#作为脚本开发语言,通过研究虚拟场景实时渲染原理、场景中实体操纵、实时交互等关键技术、实现了校园整体场景游览、校园典型室内场景模块沉浸式交互等系统功能。(3)以HTC Vive为交互体验平台,实现虚拟校园系统中相机视角的实时自主转换功能,并在头戴式显示器(HMD)中构建沉浸空间,结合Lighthouse基站与Unity3D完成用户在虚拟场景中的沉浸式体验。在实现整个虚拟场景的漫游基础上,重点实现了在校园室内场景中基于HTC Vive设备进行交互模拟。在教室模块,实现了学生个人信息的动态展示,教室情景对话模拟,通过手柄交互来控制多媒体视频的播放和暂停等功能。图书馆模块,体验者可以体验阅读,沉浸式体验图书信息检索模拟平台。体育馆模块,搭建了全沉浸式投篮训练平台,实现在逼真虚拟场景中的全身心投篮训练。实验室模块,实现了虚拟化学操作体验,通过运用粒子系统来模拟化学实验药品的燃烧效果。以上功能的实现,摆脱了对鼠标、键盘设备的依赖,通过手柄调用、真正实现了虚拟现实的沉浸式交互体验效果。本系统具有交互性、直观性、便捷性,并且具有高度真实感、沉浸感。本系统已实现了预期的功能,应用在学校的宣传展示等方面,达到了预期的目的。