基于VR的虚拟现实评标可视化系统设计

陈晨 李志杰 王亚 程烽雷

摘  要：为了提供线上电子招标操作平台，提高电子招标文件浏览和评标的速率，提高评标过程体验，增加用户沉浸感，文章设计一套基于VR的虚拟现实评标可视化系统，利用虚拟现实技术在三维场景下进行电子评标。主要使用Unity3D来完成整体框架设计，SteamVR及HTC VIVE硬件设备来完成对虚拟现实下的交互功能。此系统可以帮助评标专家在虚拟现实场景下，使用VR手柄来完成对评标文件的评审、打分及分数可视化，帮助提高评标效率。

关键词：可视化；虚拟现实；电子招标；Unity 3D

中图分类号：TP391.9    文献标识码：A  文章编号：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

虛拟现实技术和计算机网络技术结合起来迅速发展，已经成为计算机软件中一个研究、开发、应用的热点，虚拟现实主要是利用计算机操作三维信息构成一个相对逼真的虚拟化环境，并借助于特殊显示器为人们提供更加真实的视觉效果与听觉效果，使人身临其境，拥有广阔的应用前景与研究价值。

在当前社会主义市场经济条件下，招标和投标工作的重要性不言而喻。2013年2月，《电子招标投标办法》颁布，我国电子招标进入规范化轨道。随后国家和各部委陆续出台了一系列法律法规，进一步规范和推动电子招标事业发展，目前绝大多数法定工程招标项目已基本实现全流程无纸化、全过程不见面。由于近年疫情的影响，传统的招标方式受到限制，而电子招标技术逐渐发展完善，将虚拟现实技术应用到电子招标系统中，为进一步研究开发电子招标系统提供借鉴。

网络大数据时代已经到来，电子招标技术慢慢兴起，成为传统招标技术和互联网结合的趋势。在此基础上，国家持续完善电子招投标制度，在政策上推行电子招投标，电子招投标系统网络覆盖多个省市自治区，推广应用逐渐成熟，取得了不错的经济效益和社会效益。推行电子招投标可以提高采购透明度，节约资源和成本。

虚拟现实和电子招标的结合是在科学技术快速发展的情况下进行实验的。虚拟现实技术提供参与者在模拟场景中获得真实世界的感受，在虚拟的环境里，参与者拥有更宽阔的视角和在开发者设定场景中更自由的移动方式。本文主要设计基于虚拟现实的电子招标可视化系统，结合虚拟现实技术，在Unity 3D软件上实现虚拟场景下的电子招标系统设计，使用Unity 3D软件在三维空间里创建模拟场景，利用软件强大的UI控件功能，建立能显示招标文件信息的屏幕，通过脚本编写可实现用户与文件信息显示屏的互动，摄像机视角的控制和各种参数设置。添加Steam VR插件连接硬件设备，用户可以在场景中360°浏览和对比不同的招标文件信息，并且登入线上网站进行文件的评分操作。通过本文的可视化系统设计，为不同的电子招标方式提供重要的支持，在提高电子招标文件浏览和评分速率方面提供了帮助。

1  系统功能设计

本设计是基于VR的虚拟现实评标可视化系统，根据系统功能需求分析，系统分为软件设计和硬件设计，软件部分使用Unity 3D软件来完成，相对于其他的虚拟现实技术的开发软件，Unity 3D具有低成本、高便捷的特点，是一个全面综合的虚拟现实开发工具。使用Unity 3D软件来完成整个系统虚拟环境的搭建以及各个交互控件部分。通过UI控件和导入插件实现UI交互和界面设计，主要实现场景切换、登录界面、文件导入、文件交互及文件评分等功能，如图1所示。

本文使用到的硬件设备主要有一台服务器及一套虚拟现实设备，硬件部分选择HTC Vive设备来完成对虚拟现实场景下的交互。在基于虚拟现实的可视化招标系统设计中，VR设备控制交互是实现虚拟现实的重要步骤。在Unity 3D软件中创建都是三维模拟场景，通过使用软件中的虚拟现实技术，将系统的三维交互场景和界面转换成虚拟现实下沉浸式交互场景和界面。

1.1  场景划分

Scene（场景）是Unity 3D软件的基础要素之一，可以理解为游戏场景的坐标系，用于描述各种游戏对象的位置等信息。用户所设计的物体、画布和UI等游戏对象都需要放置在场景场中。场景的空间是无限大，能对场景中的光源、声音和视角等进行设置和调整。当然也可以通过Unity 3D的插件和地形编辑功能来创建自己想要的地形，并模拟出真实世界的自然环境。

本文设计的系统主要以拥有交互功能的界面和显示文件的屏幕为主，一共设置了两个场景，多场景的设计就是将系统各个部分的功能分布到不同的场景中。

两个场景分别是系统的系统载入及文件选择场景和虚拟现实评标场景。

文件选择场景主要用于用户进入虚拟环境前的预先准备工作，包括用户安全性鉴定和文件的选择等功能；虚拟现实评标场景是基于VR的虚拟现实评标系统的核心部分，主要用于用户在佩戴VR设备之后在虚拟环境下完成对各个评标文件的评审、比较以及评分等工作。

1.2  系统载入场景设计

系统载入场景主要包括软件加载界面、用户登录界面、文件选择界面。系统的进入一般需要通过系统载入，它为系统提供了入口，同时也是增强系统的安全性，只有在数据库中的用户才可以登录进入系统。制作登录界面则需要通过Unity强大的图形用户界面来实現，GUI系统能够制作出风格迥异，样式繁多的GUI界面，而界面布局只需要在场景中调整UI控件大小、样式和位置等，功能则通过脚本代码的编写来实现。

本系统设计登录界面包含系统标题，账号和密码的输入，登录界面显示系统的名称、账号和密码的输入框和进入系统按钮。输入正确的账号和密码时，点击按钮进入到下一个场景，当输入账号密码错误时，弹出账号或密码错误提示。

登录成功后跳转至文件选择界面。这一步主要是对用户浏览的招标文件进行导入，为后续场景用户进行评标工作做基础。系统主要旨在展示PDF等文档类文件，所以选择导入含有文字图片等信息的PDF文件，作为可供用户浏览的招标文件文件名，并可供用户进行交互选择，以便用户选择任务中的文件进行评标工作。

本界面同登录界面的设计类似，创建三个文本输入框作为招标文件具体路径显示的位置，通过按钮控件来触发显示功能，同时设置点击后进入虚拟现实评标场景的按钮。

1.3  虚拟现实评标场景

文件导入完成后进入虚拟现实评标场景。虚拟现实评标场景为三维虚拟空间，是用户与招标文件进行各种交互的主要场景。在场景摄像机视角中心周围布置环绕式屏幕，分别作为评标文件的载体，在屏幕上布局有文件展示区域以及文件操作区域。于环绕式屏幕上方设置有重点预览区域及文件对比区域，用户可通过此屏幕预览在评标过程中所记录的重点文档部分，通过点击不同的预览文件可进行不同文件之间的对比。同时添加有文件评分区域，点击评分按钮连接至评分服务器，对不同文件的各个部分进行打分。为三维模拟空间添加天空盒功能，为场景增加美观的天空背景，使整个场景看起来更加和谐，用户可选择不同的天空盒以调整整个评分环境。

用户通过VR设备来进行此部分的评标环节，通过佩戴VR头盔来完成对文件的预览以及视角的切换，通过VR手柄来完成与各个评标屏幕之间的交互功能，通过VR手柄所发出的射线来完成对虚拟现实环境中屏幕按键的交互。

2  三维电子招标系统实现

基于VR的虚拟现实评标可视化系统主要通过VR虚拟现实设备对预先选取好的评标文件在虚拟现实场景下进行操作、评审、打分等功能，来完成评标工作。系统总体结构图设计如图2所示。

2.1  场景建立

由系统设计可知，系统的功能分别在不同场景进行展示，为了达到多个场景展示使用的效果，在系统中建立两个场景并实现对应的场景切换功能。将两个场景分别命名为“LoadScene”和“mainScene”，其中“LoadScene”为系统载入场景，为二维交互界面，作为整个系统的入口，包括安全登录界面、文件选择界面等。“mainScene”为主要的三维交互场景，用于招标文件的浏览和评分。在Build Settings中分别为两个场景设置不同标号，通过脚本控制的场景切换函数，实现场景之间的切换功能

2.2  安全登录界面

安全登录界面只要由Unity中的UI控件来完成制作，形成一个2D的选择操作界面，来设计相对应所需要的控制界面。安全登录界面只要可视化UI，如Button、InputField、Text等UI控件来完成主要功能设计。InputField控件主要用于用户名及其密码，通过查询对比数据库中相对应的数据来完成登录，若登录失败则给出相应错误原因，反之则进入下一选择界面。Button控件主要用于控制对应的操作，点击不同的Button会调用此button所对应的程序，来完成相应的操作，如点击登录按键则会将用户输入的用户名及密码进行检查。同事增加Text延时显示和消失函数，当用户输入错误时显示对应错误信息延时后消失。用户安全登录界面主要用于检查登入系统的人是否正确，以保证评标系统的安全性。

2.3  文件选择界面

本界面使用与安全登录界面相同的Canvas，利用脚本使用户完成登录之后跳转至文件选择界面。每个文件选择模块由Select（文件选择）按键、文件名、文件路径组成。点击Select按键之后，调用Windows系统文件选择框，选择需要进行评标的文件，选择完成之后，对应的文件名和文件路径则会显示给予用户提升。选择完需要评标的文件之后，通过点击“Start”按键来切换进入三维交互评标场景，如图3所示。

2.4  文件交互与评标系统

在画布上创建新的图形控件Raw Image，作为展示PDF招标文件的载体。创建新的脚本，通过调用PDF插件脚本里的文件显示函数使其能够显示在画布的图形控件上，不同画布对应不同的招标文件内容。在每块画布上添加按钮控件分别是“开始评标”“上一页”“下一页”和“记录当前”，用来实现显示文件、翻页浏览功能以及记录功能，如图4所示。通过脚本编写，调用插件PDF的页数获取函数编写循环函数实现上一页和下一页的翻页功能。

点击世界坐标系中的文件对比按键，则会弹出文件对比窗口，此窗口记录了之前在文件阅览时所用户所记录的感兴趣区域，并以缩略图的方式在此界面分别显示，点击不同的缩略图则可以进行文件对比功能。若已选择两个感兴趣区域进行对比，点击第三个时则会进行提醒，提示用户需关闭一个显示区域，再打开所需要对比的文件信息即可进行文件对比功能。

点击世界坐标系中的文件切换按键，则会切换至上一个或者下一个需要进行评标的文件。设置有6个评标区域环形围绕于用户，用户佩戴VR眼镜之后可选择转身评阅对应文件，或者选择点击文件切换按键来完成对不同文件之间的评标。

在摄像机视角后方新建画布，用于打开评标系统网页，形成360°屏幕环绕的效果。在Unity场景内打开网页，使用插件Embedded Browser。在画布内添加一个输入框，用于网址输入，添加三个按钮分别为“返回”“前进”和“打开”，用于返回上一步，前进到下一步和打开网页，至此实现網页自由浏览的功能，输入评标系统网址，打开后进行评分操作，如图5所示。

本系统设计使用Unity软件Curved UI插件工具，该插件的功能主要是使界面曲面化，可在Curved UI脚本组件中设置画布曲面化的程度，通过参数调整呈现最佳的效果，增强操作界面的立体感，如图6所示。

3  系统测试分析

对基于VR的虚拟现实评标可视化系统进行功能测试和性能测试，测试系统的实用性、稳定性等，并对测试结果加以分析。

3.1  系统功能测试

使用软件与硬件结合的方法对系统进行功能测试，所用到的设备为HTC VIVE Pro1，与服务器一台。在测试过程中根据系统的需求作为测试依据，根据测试的结果进行分析，来判断系统是否符合预期效果。

3.2  系统性能测试

通过不同环境下处理测试设备以及不同用户体验来进行系统性能测试，通过用户对不同测试设备下对于系统的稳定性、实时性的体验来进行反馈，并测试系统各个模块的性能分别进行测试分析，来完成对系统性能的测试。测试项目及结果如表1所示。

3.3  测试结果分析

完成系统测试之后，系统可以正常的在设备上稳定运行且保证运行的质量，可以在保证虚拟现实环境中保持用户具有良好的体验，稳定实现了系统设计的需求，可保证用户正常使用。

4  结  论

在互联网技术的迅速发展的大背景下，评标平台日益趋近多样化，各种不同样式的评标平台大大提高了评标效率和保密性，在高效的评标过程中，难免失去评标的真实感。设计基于虚拟现实的电子招标可视化系统，使用Unity 3D来搭建整个评标系统，通过虚拟现实技术及VR设备之间的交互，为电子招标方式提供了一种全新便捷且具有沉浸式的虚拟现实评标系统，结合评标流程以及人体操作设计出一套合理、便捷的操作模式，能满足评标专家在评标系统中完成对评标文件的审阅、标注、对比以及评分，同时能记录可视化评表数据，便于后续对各评标文件数据进行对比分析。

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作者简介：陈晨（1985—），女，汉族，山东济南人，招标管理部副部长，硕士，研究方向：工程技术、招投标信息化技术；李志杰（1985—），男，汉族，山东济南人，招标管理部副部长，硕士，研究方向：工程技术、招投标信息化技术；王亚（1983—），男，汉族，山东济宁人，工程师，本科，研究方向：工程技术、招投标信息化技术；程烽雷（1992—），男，汉族，山东潍坊人，工程师，硕士，研究方向：工程技术、招投标信息化技术。

收稿日期：2022-08-29