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桌面虚拟校园漫游系统的研究与实现

作　者: 刘诗儒
导　师: 冯秀芳
学　校: 太原理工大学
专　业: 计算机应用
关键词: 虚拟现实 Open GL 动画技术 虚拟漫游三维建模
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 417次
引　用: 4次
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内容摘要


近几年来，虚拟现实技术的应用与研究得到迅速的发展，它是一门涉及众多学科的新兴技术，涉及计算机图形学、人工智能、多媒体技术以及人机接口技术等诸多领域，在许多领域具有广泛的应用前景，虚拟现实技术日渐成为计算机应用技术发展的主要研究方向之一。 在微机环境下，研究并实现了一种非沉浸式的虚拟现实系统——桌面虚拟校园漫游系统。该系统以太原理工大学的局部校区为虚拟空间，实现了立体显示与虚拟漫游的功能。在设计过程中，提出大规模场景的快速建模方法，并对场景的实时显示问题进行了深入的探讨与研究，给出了解决方案。在虚拟现实技术从理论研究向实际转化方面迈进了一大步。 本论文主要讨论了以下内容： 概述了虚拟现实技术的应用领域，国内外研究动态以及课题的研究背景及意义。 介绍了虚拟现实系统具有的特征、功能和构成，根据浸入程度的不同，对虚拟现实系统进行分类，以及在对虚拟现实系统的软硬件介绍的基础上，结合我们的具体实验条件，对该系统的软硬件配置需求作了详细阐述等。 三维图形显示技术是虚拟漫游系统中最重要的技术之一，主要包括真实感图形绘制技术、三维立体显示技术、计算机动画技术等三种技术。在这里特别是对消口太原理工大学硕士研究生学位论文隐处理、光照模型、明暗处理以及纹理映射技术进行了深入的研究，讨论了纹理映射技术在建模过程中的应用，同时对立体图形的生成算法以及块图形动画、逐帧动画和实时动画的异同作了详细阐述。 三维物体的视图原理是虚拟场景建模技术的理论基础，在OpenGL变换基础上，对openGL工作流程及图形操作步骤做了深入的分析与探讨，对场景建模的几何图元及定义做了全面阐述。提出用基本的几何图元来对色彩单调的物体建模，对于自然场景中的复杂物体，采用的是几何图元建模和纹理映射技术相结合的方法来快速生成，达到了很好的效果。 最后主要讨论虚拟校园漫游系统的总体设计思想与功能实现:在分析对象的基础上，对类进行了合理划分;详细阐述了软件的系统结构与程序实现;深入剖析了程序设计之中存在的一些关键技术问题，对改善程序性能进行了有益的尝试与探讨。

全文目录


第一章 绪论  9-14
  1.1 引言  9-10
  1.2 国内外研究动态  10-11
  1.3 虚拟现实技术的应用领域及其影响  11-13
  1.4 课题的研究背景和意义  13-14
第二章 虚拟现实系统概述  14-26
  2.1 虚拟现实系统的概要、特征和构成  14-19
    2.1.1 虚拟现实系统的概要  14
    2.1.2 虚拟现实系统的特征  14-15
    2.1.3 虚拟现实系统的功能和构成  15-18
    2.1.4 VR系统的分类  18-19
  2.2 虚拟现实系统软硬件组成  19-22
    2.2.1 人机交互硬件接口  19-21
    2.2.2 虚拟环境处理器  21-22
  2.3 桌面虚拟校园漫游系统的软硬件组成  22-26
    2.3.1 桌面虚拟现实技术  22
    2.3.2 人机交互接口设备  22-23
    2.3.3 虚拟现实处理器  23
    2.3.4 程序设计工具集  23-26
第三章 虚拟场景显示技术的研究  26-51
  3.1 真实感图形绘制技术的研究  26-40
    3.1.1 建模技术  27-28
    3.1.2 投影技术  28
    3.1.3 消隐处理  28-30
    3.1.4 光照模型  30-37
    3.1.5 明暗处理  37-39
    3.1.6 纹理映射  39-40
  3.2 三维立体显示技术  40-48
    3.2.1 立体视觉原理  40-42
    3.2.2 立体图像  42-43
    3.2.3 立体图像的生成算法  43-47
    3.2.4 立体显示的实现方式  47-48
  3.3 计算机动画技术  48-51
    3.3.1 块图形动画  48-49
    3.3.2 逐帧动画  49
    3.3.3 实时动画  49-51
第四章 大规模场景建模技术的研究  51-65
  4.1 三维物体的视图原理  51-54
    4.1.1 三维空间坐标系  52-53
    4.1.2 视图的坐标变换  53-54
  4.2 OPEN GL变换  54-59
    4.2.1 几何变换  54-56
    4.2.2 投影变换  56-58
    4.2.3 剪取变换  58
    4.2.4 视口变换  58-59
  4.3 大规模场景的建模  59-65
    4.3.1 Open GL的工作流程  59-60
    4.3.2 Open GL图形操作步骤  60-61
    4.3.3 Open GL中几何图元的定义与生成  61-64
    4.3.4 大规模场景的建模  64-65
第五章 系统总体设计与实现  65-87
  5.1 系统的对象分析与类的设计划分  65-75
    5.1.1 漫游系统对象分析  65-66
    5.1.2 基本应用框架实现  66-67
    5.1.3 虚拟场景视类设计实现  67-68
    5.1.4 场景物体类设计实现  68-69
    5.1.5 光照类设计实现  69-71
    5.1.6 材质类设计实现  71-72
    5.1.7 纹理类设计实现  72-74
    5.1.8 视点类设计实现  74-75
  5.2 软件的结构分析与设计实现  75-82
    5.2.1 Open GL的调用格式  76-77
    5.2.2 程序设计实现  77-82
  5.3 实时显示  82-87
    5.3.1 程序优化  82-83
    5.3.2 双缓存机制  83-84
    5.3.3 显示列表  84-87
结束语  87-90
参考文献  90-96
附录: 漫游系统的部分场景图  96-99
致谢  99-100
攻读硕士期间发表的学术论文目录  100

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 计算机仿真
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