随着人民生活水平和收入的提高,人们对健身的理解和需求也不断加深,开始寻求一种细化需求,功能齐全的健身系统,因此出现了许多关于跑步健身系统的探索和研究。虚拟现实技术作为许多相关学科领域交叉集成的产物,一直以来都在各行各业中备受青睐。将虚拟现实技术应用于跑步健身系统开发中,实现虚拟场景与现实世界的连通,提供友好的交互方式,使用户沉浸于虚拟场景跑步体验,具有了更高的真实性和多维性,同时又能达到了健身目的。目前在虚拟现实健身系统设计开发过程中尚且存在交互概念落后、功能单一,未考虑用户特性,用户地位被动,碰撞检测不完善,缺乏实际实验验证等问题。本文针对以上问题采用原型法与结构化设计相结合的方法对虚拟校园跑步健身系统进行开发设计,提出了同时结合盒碰撞和网格碰撞的优化碰撞检测算法并编写脚本附加到场景中,结合用户评价反馈对系统进行改进和运行调试,最后通过动心肺耐力测试实验验证了系统的可行性和实用性。使用3ds Max建模软件创建了三维模型并对其材质贴图形成初步虚拟校园场景,然后导入Unity3D引擎进行场景集成,增加了地形地貌、光照效果、天空盒等模型,根据用户需求定制了小地图定位指引、一三人称视角切换、动画音效、数据库链接等功能。之后对场景进行运行调试,解决问题后渲染发布至PC、Android两种终端平台,先在电脑和手机中检验应用程序是否正常,最后再依托计算机接口将运动型心肺测试仪、跑步机以及VR眼镜等硬件设备串口连接到整个虚拟跑步健身系统中,选定实验者进行心肺耐力测试实验来验证虚拟系统,将实验数据存储在数据库中。同时在系统交互显示界面加入了显示实验数据结果功能,方便用户查询比对。通过实验验证和用户反馈,整个虚拟校园跑步健身系统基本完成了所有需求功能的设计,优化的碰撞检测算法简化了计算流程,节约计算时间,系统运行更流畅,效率更高。交互界面的设计更加合理,人性化,界面数据显示更加便捷直观,整个系统能够提供用户更强的沉浸体验感,使用户更加舒适长久沉溺于跑步锻炼,也对其心肺耐力提高有一定的促进作用,实现了真正的虚拟现实跑步健身。系统的仿真运行和用户评价证实了本文提出的优化算法有效可行,能够快速精确地解决虚拟校园场景中的碰撞检测问题。原型法结合结构化设计的方法成功完成了整个系统的开发设计,证明将虚拟现实技术融入到跑步健身系统是切实可行的。