基于VR的虛擬現實評標可視化系統(tǒng)設計

陳晨 李志杰 王亞 程烽雷

摘? 要：為了提供線上電子招標操作平臺，提高電子招標文件瀏覽和評標的速率，提高評標過程體驗，增加用戶沉浸感，文章設計一套基于VR的虛擬現實評標可視化系統(tǒng)，利用虛擬現實技術在三維場景下進行電子評標。主要使用Unity3D來完成整體框架設計，SteamVR及HTC VIVE硬件設備來完成對虛擬現實下的交互功能。此系統(tǒng)可以幫助評標專家在虛擬現實場景下，使用VR手柄來完成對評標文件的評審、打分及分數可視化，幫助提高評標效率。

關鍵詞：可視化；虛擬現實；電子招標；Unity 3D

中圖分類號：TP391.9? ? 文獻標識碼：A? 文章編號：2096-4706（2023）02-0026-05

Design of VR-Based Virtual Reality Bid Evaluation Visualization System

CHEN Chen， LI Zhijie， WANG Ya， CHENG Fenglei

（Shandong Hi-speed Group， Jinan? 250101， China）

Abstract： In order to provide an online electronic bidding operation platform， improve the speed of electronic bidding document browsing and bid evaluation， improve the experience of bid evaluation process， and increase the user's sense of immersion， a set of VR-based virtual reality bid evaluation visualization system is designed， and virtual reality technology is used to conduct electronic bid evaluation in 3D scene. Unity3D is mainly used to complete the overall framework design， while SteamVR and HTC VIVE hardware devices are used to complete the interactive functions under virtual reality. This system can help bid evaluation experts to use VR handles to complete the evaluation， scoring and visualization of bid evaluation documents in a virtual reality scenario， and help improve the efficiency of bid evaluation.

Keywords： visualization; virtual reality; electronic bidding; Unity 3D

0? 引? 言

虛擬現實技術和計算機網絡技術結合起來迅速發(fā)展，已經成為計算機軟件中一個研究、開發(fā)、應用的熱點，虛擬現實主要是利用計算機操作三維信息構成一個相對逼真的虛擬化環(huán)境，并借助于特殊顯示器為人們提供更加真實的視覺效果與聽覺效果，使人身臨其境，擁有廣闊的應用前景與研究價值。

在當前社會主義市場經濟條件下，招標和投標工作的重要性不言而喻。2013年2月，《電子招標投標辦法》頒布，我國電子招標進入規(guī)范化軌道。隨后國家和各部委陸續(xù)出臺了一系列法律法規(guī)，進一步規(guī)范和推動電子招標事業(yè)發(fā)展，目前絕大多數法定工程招標項目已基本實現全流程無紙化、全過程不見面。由于近年疫情的影響，傳統(tǒng)的招標方式受到限制，而電子招標技術逐漸發(fā)展完善，將虛擬現實技術應用到電子招標系統(tǒng)中，為進一步研究開發(fā)電子招標系統(tǒng)提供借鑒。

網絡大數據時代已經到來，電子招標技術慢慢興起，成為傳統(tǒng)招標技術和互聯網結合的趨勢。在此基礎上，國家持續(xù)完善電子招投標制度，在政策上推行電子招投標，電子招投標系統(tǒng)網絡覆蓋多個省市自治區(qū)，推廣應用逐漸成熟，取得了不錯的經濟效益和社會效益。推行電子招投標可以提高采購透明度，節(jié)約資源和成本。

虛擬現實和電子招標的結合是在科學技術快速發(fā)展的情況下進行實驗的。虛擬現實技術提供參與者在模擬場景中獲得真實世界的感受，在虛擬的環(huán)境里，參與者擁有更寬闊的視角和在開發(fā)者設定場景中更自由的移動方式。本文主要設計基于虛擬現實的電子招標可視化系統(tǒng)，結合虛擬現實技術，在Unity 3D軟件上實現虛擬場景下的電子招標系統(tǒng)設計，使用Unity 3D軟件在三維空間里創(chuàng)建模擬場景，利用軟件強大的UI控件功能，建立能顯示招標文件信息的屏幕，通過腳本編寫可實現用戶與文件信息顯示屏的互動，攝像機視角的控制和各種參數設置。添加Steam VR插件連接硬件設備，用戶可以在場景中360°瀏覽和對比不同的招標文件信息，并且登入線上網站進行文件的評分操作。通過本文的可視化系統(tǒng)設計，為不同的電子招標方式提供重要的支持，在提高電子招標文件瀏覽和評分速率方面提供了幫助。

1? 系統(tǒng)功能設計

本設計是基于VR的虛擬現實評標可視化系統(tǒng)，根據系統(tǒng)功能需求分析，系統(tǒng)分為軟件設計和硬件設計，軟件部分使用Unity 3D軟件來完成，相對于其他的虛擬現實技術的開發(fā)軟件，Unity 3D具有低成本、高便捷的特點，是一個全面綜合的虛擬現實開發(fā)工具。使用Unity 3D軟件來完成整個系統(tǒng)虛擬環(huán)境的搭建以及各個交互控件部分。通過UI控件和導入插件實現UI交互和界面設計，主要實現場景切換、登錄界面、文件導入、文件交互及文件評分等功能，如圖1所示。

本文使用到的硬件設備主要有一臺服務器及一套虛擬現實設備，硬件部分選擇HTC Vive設備來完成對虛擬現實場景下的交互。在基于虛擬現實的可視化招標系統(tǒng)設計中，VR設備控制交互是實現虛擬現實的重要步驟。在Unity 3D軟件中創(chuàng)建都是三維模擬場景，通過使用軟件中的虛擬現實技術，將系統(tǒng)的三維交互場景和界面轉換成虛擬現實下沉浸式交互場景和界面。

1.1? 場景劃分

Scene（場景）是Unity 3D軟件的基礎要素之一，可以理解為游戲場景的坐標系，用于描述各種游戲對象的位置等信息。用戶所設計的物體、畫布和UI等游戲對象都需要放置在場景場中。場景的空間是無限大，能對場景中的光源、聲音和視角等進行設置和調整。當然也可以通過Unity 3D的插件和地形編輯功能來創(chuàng)建自己想要的地形，并模擬出真實世界的自然環(huán)境。

本文設計的系統(tǒng)主要以擁有交互功能的界面和顯示文件的屏幕為主，一共設置了兩個場景，多場景的設計就是將系統(tǒng)各個部分的功能分布到不同的場景中。

兩個場景分別是系統(tǒng)的系統(tǒng)載入及文件選擇場景和虛擬現實評標場景。

文件選擇場景主要用于用戶進入虛擬環(huán)境前的預先準備工作，包括用戶安全性鑒定和文件的選擇等功能；虛擬現實評標場景是基于VR的虛擬現實評標系統(tǒng)的核心部分，主要用于用戶在佩戴VR設備之后在虛擬環(huán)境下完成對各個評標文件的評審、比較以及評分等工作。

1.2? 系統(tǒng)載入場景設計

系統(tǒng)載入場景主要包括軟件加載界面、用戶登錄界面、文件選擇界面。系統(tǒng)的進入一般需要通過系統(tǒng)載入，它為系統(tǒng)提供了入口，同時也是增強系統(tǒng)的安全性，只有在數據庫中的用戶才可以登錄進入系統(tǒng)。制作登錄界面則需要通過Unity強大的圖形用戶界面來實現，GUI系統(tǒng)能夠制作出風格迥異，樣式繁多的GUI界面，而界面布局只需要在場景中調整UI控件大小、樣式和位置等，功能則通過腳本代碼的編寫來實現。

本系統(tǒng)設計登錄界面包含系統(tǒng)標題，賬號和密碼的輸入，登錄界面顯示系統(tǒng)的名稱、賬號和密碼的輸入框和進入系統(tǒng)按鈕。輸入正確的賬號和密碼時，點擊按鈕進入到下一個場景，當輸入賬號密碼錯誤時，彈出賬號或密碼錯誤提示。

登錄成功后跳轉至文件選擇界面。這一步主要是對用戶瀏覽的招標文件進行導入，為后續(xù)場景用戶進行評標工作做基礎。系統(tǒng)主要旨在展示PDF等文檔類文件，所以選擇導入含有文字圖片等信息的PDF文件，作為可供用戶瀏覽的招標文件文件名，并可供用戶進行交互選擇，以便用戶選擇任務中的文件進行評標工作。

本界面同登錄界面的設計類似，創(chuàng)建三個文本輸入框作為招標文件具體路徑顯示的位置，通過按鈕控件來觸發(fā)顯示功能，同時設置點擊后進入虛擬現實評標場景的按鈕。

1.3? 虛擬現實評標場景

文件導入完成后進入虛擬現實評標場景。虛擬現實評標場景為三維虛擬空間，是用戶與招標文件進行各種交互的主要場景。在場景攝像機視角中心周圍布置環(huán)繞式屏幕，分別作為評標文件的載體，在屏幕上布局有文件展示區(qū)域以及文件操作區(qū)域。于環(huán)繞式屏幕上方設置有重點預覽區(qū)域及文件對比區(qū)域，用戶可通過此屏幕預覽在評標過程中所記錄的重點文檔部分，通過點擊不同的預覽文件可進行不同文件之間的對比。同時添加有文件評分區(qū)域，點擊評分按鈕連接至評分服務器，對不同文件的各個部分進行打分。為三維模擬空間添加天空盒功能，為場景增加美觀的天空背景，使整個場景看起來更加和諧，用戶可選擇不同的天空盒以調整整個評分環(huán)境。

用戶通過VR設備來進行此部分的評標環(huán)節(jié)，通過佩戴VR頭盔來完成對文件的預覽以及視角的切換，通過VR手柄來完成與各個評標屏幕之間的交互功能，通過VR手柄所發(fā)出的射線來完成對虛擬現實環(huán)境中屏幕按鍵的交互。

2? 三維電子招標系統(tǒng)實現

基于VR的虛擬現實評標可視化系統(tǒng)主要通過VR虛擬現實設備對預先選取好的評標文件在虛擬現實場景下進行操作、評審、打分等功能，來完成評標工作。系統(tǒng)總體結構圖設計如圖2所示。

2.1? 場景建立

由系統(tǒng)設計可知，系統(tǒng)的功能分別在不同場景進行展示，為了達到多個場景展示使用的效果，在系統(tǒng)中建立兩個場景并實現對應的場景切換功能。將兩個場景分別命名為“LoadScene”和“mainScene”，其中“LoadScene”為系統(tǒng)載入場景，為二維交互界面，作為整個系統(tǒng)的入口，包括安全登錄界面、文件選擇界面等。“mainScene”為主要的三維交互場景，用于招標文件的瀏覽和評分。在Build Settings中分別為兩個場景設置不同標號，通過腳本控制的場景切換函數，實現場景之間的切換功能

2.2? 安全登錄界面

安全登錄界面只要由Unity中的UI控件來完成制作，形成一個2D的選擇操作界面，來設計相對應所需要的控制界面。安全登錄界面只要可視化UI，如Button、InputField、Text等UI控件來完成主要功能設計。InputField控件主要用于用戶名及其密碼，通過查詢對比數據庫中相對應的數據來完成登錄，若登錄失敗則給出相應錯誤原因，反之則進入下一選擇界面。Button控件主要用于控制對應的操作，點擊不同的Button會調用此button所對應的程序，來完成相應的操作，如點擊登錄按鍵則會將用戶輸入的用戶名及密碼進行檢查。同事增加Text延時顯示和消失函數，當用戶輸入錯誤時顯示對應錯誤信息延時后消失。用戶安全登錄界面主要用于檢查登入系統(tǒng)的人是否正確，以保證評標系統(tǒng)的安全性。

2.3? 文件選擇界面

本界面使用與安全登錄界面相同的Canvas，利用腳本使用戶完成登錄之后跳轉至文件選擇界面。每個文件選擇模塊由Select（文件選擇）按鍵、文件名、文件路徑組成。點擊Select按鍵之后，調用Windows系統(tǒng)文件選擇框，選擇需要進行評標的文件，選擇完成之后，對應的文件名和文件路徑則會顯示給予用戶提升。選擇完需要評標的文件之后，通過點擊“Start”按鍵來切換進入三維交互評標場景，如圖3所示。

2.4? 文件交互與評標系統(tǒng)

在畫布上創(chuàng)建新的圖形控件Raw Image，作為展示PDF招標文件的載體。創(chuàng)建新的腳本，通過調用PDF插件腳本里的文件顯示函數使其能夠顯示在畫布的圖形控件上，不同畫布對應不同的招標文件內容。在每塊畫布上添加按鈕控件分別是“開始評標”“上一頁”“下一頁”和“記錄當前”，用來實現顯示文件、翻頁瀏覽功能以及記錄功能，如圖4所示。通過腳本編寫，調用插件PDF的頁數獲取函數編寫循環(huán)函數實現上一頁和下一頁的翻頁功能。

點擊世界坐標系中的文件對比按鍵，則會彈出文件對比窗口，此窗口記錄了之前在文件閱覽時所用戶所記錄的感興趣區(qū)域，并以縮略圖的方式在此界面分別顯示，點擊不同的縮略圖則可以進行文件對比功能。若已選擇兩個感興趣區(qū)域進行對比，點擊第三個時則會進行提醒，提示用戶需關閉一個顯示區(qū)域，再打開所需要對比的文件信息即可進行文件對比功能。

點擊世界坐標系中的文件切換按鍵，則會切換至上一個或者下一個需要進行評標的文件。設置有6個評標區(qū)域環(huán)形圍繞于用戶，用戶佩戴VR眼鏡之后可選擇轉身評閱對應文件，或者選擇點擊文件切換按鍵來完成對不同文件之間的評標。

在攝像機視角后方新建畫布，用于打開評標系統(tǒng)網頁，形成360°屏幕環(huán)繞的效果。在Unity場景內打開網頁，使用插件Embedded Browser。在畫布內添加一個輸入框，用于網址輸入，添加三個按鈕分別為“返回”“前進”和“打開”，用于返回上一步，前進到下一步和打開網頁，至此實現網頁自由瀏覽的功能，輸入評標系統(tǒng)網址，打開后進行評分操作，如圖5所示。

本系統(tǒng)設計使用Unity軟件Curved UI插件工具，該插件的功能主要是使界面曲面化，可在Curved UI腳本組件中設置畫布曲面化的程度，通過參數調整呈現最佳的效果，增強操作界面的立體感，如圖6所示。

3? 系統(tǒng)測試分析

對基于VR的虛擬現實評標可視化系統(tǒng)進行功能測試和性能測試，測試系統(tǒng)的實用性、穩(wěn)定性等，并對測試結果加以分析。

3.1? 系統(tǒng)功能測試

使用軟件與硬件結合的方法對系統(tǒng)進行功能測試，所用到的設備為HTC VIVE Pro1，與服務器一臺。在測試過程中根據系統(tǒng)的需求作為測試依據，根據測試的結果進行分析，來判斷系統(tǒng)是否符合預期效果。

3.2? 系統(tǒng)性能測試

通過不同環(huán)境下處理測試設備以及不同用戶體驗來進行系統(tǒng)性能測試，通過用戶對不同測試設備下對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實時性的體驗來進行反饋，并測試系統(tǒng)各個模塊的性能分別進行測試分析，來完成對系統(tǒng)性能的測試。測試項目及結果如表1所示。

3.3? 測試結果分析

完成系統(tǒng)測試之后，系統(tǒng)可以正常的在設備上穩(wěn)定運行且保證運行的質量，可以在保證虛擬現實環(huán)境中保持用戶具有良好的體驗，穩(wěn)定實現了系統(tǒng)設計的需求，可保證用戶正常使用。

4? 結? 論

在互聯網技術的迅速發(fā)展的大背景下，評標平臺日益趨近多樣化，各種不同樣式的評標平臺大大提高了評標效率和保密性，在高效的評標過程中，難免失去評標的真實感。設計基于虛擬現實的電子招標可視化系統(tǒng)，使用Unity 3D來搭建整個評標系統(tǒng)，通過虛擬現實技術及VR設備之間的交互，為電子招標方式提供了一種全新便捷且具有沉浸式的虛擬現實評標系統(tǒng)，結合評標流程以及人體操作設計出一套合理、便捷的操作模式，能滿足評標專家在評標系統(tǒng)中完成對評標文件的審閱、標注、對比以及評分，同時能記錄可視化評表數據，便于后續(xù)對各評標文件數據進行對比分析。

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作者簡介：陳晨（1985—），女，漢族，山東濟南人，招標管理部副部長，碩士，研究方向：工程技術、招投標信息化技術；李志杰（1985—），男，漢族，山東濟南人，招標管理部副部長，碩士，研究方向：工程技術、招投標信息化技術；王亞（1983—），男，漢族，山東濟寧人，工程師，本科，研究方向：工程技術、招投標信息化技術；程烽雷（1992—），男，漢族，山東濰坊人，工程師，碩士，研究方向：工程技術、招投標信息化技術。

收稿日期：2022-08-29