Ứng dụng công nghệ thực tế ảo mô phỏng 3D khuôn viên phân hiệu trường Đại học Giao thông Vận tải tại Thành phố Hồ Chí Minh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021 153 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THỰC TẾ ẢO MÔ PHỎNG 3D KHUÔN VIÊN PHÂN HIỆU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TẠI TP.HỒ CHÍ MINH Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Lớp: ThS Phạm Thị Miên Trần Quốc Khánh Bùi Minh Tuấn Phan Thành Nên Văn Thị Ngân Hà Nguyễn Thị Thu Trang CQ.58.CNTT Tóm tắt: Ứng dụng công nghệ thực tế ảo (Virtual Reality) vào quá trình xây dựng bản đồ 3D mô phỏng khuôn viên trường đại học. Bài viết trình bày tổng quan về phương pháp, quá trình nghiên cứu và cách thức áp dụng để hiện thực hóa bản đồ 3D, từ đó đưa ra các lợi ích khi ứng dụng công nghệ VR trong công tác tuyển sinh của trường đại học. Từ khóa: công nghệ thực tế ảo, bản đồ 3D. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Với tân sinh viên thì khuôn viên trường đại học là vô cùng rộng lớn so với khuôn viên trường trung học. Khi các em mới bước chân vào trường sẽ có rất nhiều bỡ ngỡ để có thể xác định được các nhà học tại các khu giảng đường hay những phòng ban mình cần đến. Ngoài ra, một học sinh hay phụ huynh mong muốn tìm hiểu về khuôn viên trường trước khi quyết định học tại trường. Với nhu cầu thiết thực đó nhóm đã xây dựng một ứng dụng hỗ trợ các sinh viên tìm đường đến các khu giảng đường một cách dễ dàng và trực quan. 2. CÁC NỘI DUNG CHÍNH 2.1. Giới thiệu về Flutter Flutter là một framework viết trên nền ngôn ngữ Dart. Flutter được sinh ra như một Cross-platform framework nhưng khác với những Cross-platform hiện tại, Flutter viết mã và build ra thành các đoạn mã thực thi tương ứng trên các thiết bị khác nhau thay vì build ra thành các đoạn mã được tối ưu và chạy trên những môi trường trung gian. Flutter được viết chia làm hai tầng. Tầng ở trên sử dụng ngôn ngữ cung cấp các đoạn mã xây dựng trên một ứng dụng Flutter. Các đoạn mã này cung cấp phương tiện để có thể TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021 154 thay đổi và chỉnh sửa chúng. Từ đó giúp ứng dụng của lập trình viên có thể được tùy chỉnh theo mong muốn. Tầng Application này giúp lập trình viên thay đổi mã nguồn ứng dụng ở thời điểm compile time. Tầng thứ hai của Flutter nằm ở sâu bên dưới và được viết bằng c++, tầng Shell này chứa các công cụ trợ giúp ứng dụng Flutter trong quá trình chạy. Nổi bật cần lưu ý ở tầng này là máy ảo Dart VM. Khái niệm máy ảo là khái niệm về một ứng dụng chạy song song với mã nguồn chính như một phần của ứng dụng. - Phương pháp nghiên cứu: • Phương pháp thu thập số liệu: thu thập thông tin trường và thông tin sinh viên thông qua website của trường Đại học Giao thông Vận tải Phân hiệu tại TP.HCM. • Phương pháp thực nghiệm: Đo đạt kích thước và ước lượng tỉ lệ so với bản đồ 2D, lấy vị trí ở tại những tòa nhà của trường để nghiên cứu và đưa ra phương án phát triển chức năng xác định vị trí hiện tại cho dự án. • Phương pháp phân tích và tổng hợp: Phân tích và tổng hợp cách cấu trúc dữ liệu về thông tin sinh viên, thông báo, điểm tuyển sinh trên website của nhà trường từ đó lấy dữ liệu về ứng dụng. Hình 1. Mô hình 2D toàn bộ khuôn viên trường 2.2. Công nghệ thực tế ảo VR Thực tế ảo hay còn gọi là thực tại ảo (tiếng Anh là Virtual Reality, viết tắt là VR) là thuật ngữ miêu tả một môi trường được giả lập (ảo hóa) được tạo ra bởi con người nhờ vào các phần mềm chuyên dụng, và được điều khiển bởi một thiết bị thông minh. TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021 155 Ngoài việc tạo ra không gian ảo, công nghệ thực tế ảo VR còn có thể tương tác thực tế với người dùng qua cử chỉ và nhiều giác quan khác nhau như: Thính giác, khứu giác và xúc giác. Hình 2. Hình ảnh 3D khu giảng đường C2 Hình 3. Hình ảnh 3D khu giảng đường E7 2.3. Thuật toán Dijkstra 2.3.1. Giới thiệu Trong lý thuyết đồ thị, bài toán đường đi ngắn nhất là bài toán tìm đường đi giữa hai đỉnh (hoặc nút) trong đồ thị sao cho tổng của trọng số của các cạnh cấu thành của nó là nhỏ nhất. Bài toán tìm đường đi ngắn nhất giữa hai giao điểm trên bản đồ đường có thể được mô hình hóa như một trường hợp đặc biệt của bài toán đường đi ngắn nhất trong đồ thị, trong đó các đỉnh tương ứng với các giao điểm và các cạnh tương ứng với các đoạn đường, mỗi tính theo chiều dài của đoạn. 2.3.2. Giải pháp - Bước 1: Tìm input- xây dựng đồ thị: + Node chính: các dãy nhà giảng đường + Node phụ: các đường giao nhau trong khuôn viên trường. + Trọng số: Khoảng cách được tính bằng pixel tương ứng tỷ lệ bản đồ thực - Bước 2: Áp dụng thuật toán - xử lý input: + Chuyển đồ thị thành ma trận số + Sử dụng thuật toán TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021 156 + Kết quả: danh sách các node với node đầu là điểm đi và node cuối là điểm đến. - Bước 3: Mô phỏng bản đồ - xử lý đồ họa: + Các node của đồ thị tương ứng với tọa đồ (X,Y) trên giao diện + Dựa vào kết quả output của B2 → Đường đi giữa các node là đường path được vẽ graphics Một số ứng dụng của Dijkstra's: • Được sử dụng để tìm con đường đi ngắn nhất. • Được sử dụng trong các ứng dụng mạng xã hội. • Được ứng dụng trong mạng điện thoại. • Được ứng dụng để tìm các vị trí trong bản đồ. • Được ứng dụng để định tuyến cấu hình mạng. 2.4. Kết quả nghiên cứu Khi người dùng chọn vào 3D sẽ hiển thị chi tiết hình ảnh 3D của tất cả vị trí từ cổng trường vào đến chi tiết các phòng học. Khi người dùng chưa rõ được hướng đi, ứng dụng có mũi tên chỉ đường để gợi ý và người dùng sẽ đi theo mũi tên này. Từ đây người dùng vừa có thể đến được nơi cần đến vừa được tham quan khuôn viên nhà trường. Hình ảnh mô tả trực quan góc nhìn của Phân hiệu trường Đại học Giao thông vận tải qua ứng dụng (Hình 6). Hình 4. Giao diện trang chủ của ứng dụng Hình 5. Hình ảnh giao diện quét mã điểm danh Hình 6. Hình ảnh 3D khu giảng đường TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021 157 Hình 7. Hình ảnh 3D khuôn viên trường 3. KẾT LUẬN Sản phẩm là một app tương thích trên cả hai hệ điều hành (Android, IOS). Ngoài ra sản phẩm được xây dựng cả trên Website (tuy nhiên mới chỉ chạy trên localhost.) 1. Ứng dụng hỗ trợ các sinh viên tìm đường đến các khu giảng đường một cách dễ dàng hơn, các em học sinh đến nộp hồ sơ xét tuyển thuận lợi hơn, giúp người dùng khi chưa từng tới trường có thể tham quan khu vực giảng đường của trường như đang hiện diện đi ngay tại trường; 2. Ngoài ra ứng dụng giúp sinh viên có thể quản lý được kết quả học tập của mình cũng như nắm bắt mọi thông báo của trường ngay trên app; 3. Thêm vào đó ứng dụng cũng thiết kế thêm chức năng điểm danh sinh viên giúp các giảng viên và sinh viên tiết kiệm thời gian hơn khi phải điểm danh theo cách truyền thống như trước đây. Tài liệu tham khảo [1]. Viblo: 26 03 2017. [Online]. Available: https://viblo.asia/p/tim-hieu-ionic-framework- jvElaLq6Zkw. [Accessed 22 04 2021]. [2]. "Visual Studio Code," 07 03 2021. [Online]. Available: https://helpex.vn/article/uu- va-nhuoc-diem-cua-viec-su-dung-ionic-framework-de-phat-trien-ung-dung- 608fa3f7e35b7b301d31060d. [Accessed 01 03 2021]. [3]. V. N. Tuan: "VIBLO," 20 03 2018. [Online]. Available: https://viblo.asia/p/gioi-thieu- ve-flutter-bWrZnNxrZxw. [Accessed 22 03 2021]. [4]. "Flutter," 09 08 2020. [Online]. Available: https://fullstackstation.com/flutter-la-gi/. [Accessed 20 02 2021]. [5]. XuanThulab: "dart," 03 07 2018. [Online]. Available: https://xuanthulab.net/lap-trinh- dart-flutter/. [Accessed 22 02 2021]. [6]. Wikipedia: "Wikipedia," 15 08 2015. [Online]. Available: https://vi.wikipedia.org/wiki/Th%E1%BB%B1c_t%E1%BA%BF_%E1%BA%A3o. [Accessed 05 03 2021]. [7]. "Dijkstras algorithm," in End-To-End Data Analysis, English, CreateSpace Independent Publishing Platform, 2018, p. 132.