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基于Web3D的虚拟实验系统研究与实现

作　者: 唐士亮
导　师: 杨娟
学　校: 北京邮电大学
专　业: 计算机技术
关键词: Web3D WireFusion 虚拟实验碰撞检测网络
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 73次
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内容摘要

远程教育是继续教育的有效手段,相比传统教育形式,受时间和空间影响比较小,更适合在职学习和自我提高。但对于远程教育来说,实验教学是始终是一个难题。随着计算机和网络技术的飞速发展,远程教育的手段得以不断丰富,应用虚拟现实技术的虚拟实验成为解决的办法之一。由于虚拟实验的技术和理论尚在发展之中,各种虚拟实验的研究都有自己的倾向,并不能完全适合广播电视大学教学体系。为了研究和开发反应自身特点的虚拟实验系统,北京广播电视大学实验中心申请了相关课题研究。本文主要研究如何利用现有的Web3D技术,选取典型的计算机网络基础实验来实现虚拟实验系统,并为未来通用虚拟实验系统的开发打下基础。本文收集了相关资料,对Web3D技术进行了分析和比较,对现有的Web3D工具软件和解决方案也做了分析对比,给出了所选取的技术方案。按照选取的计算机网络实验,介绍虚拟实验的内容、实现的方法,力求在对客户端软硬件要求较低的前提下,实现Web3D效果的实验系统展示。本文还详细描述了利用WireFusion开发实验系统的方法和过程。对于在研究过程中碰到的难点问题,如不够完善的碰撞检测机制、网络带宽导致的延迟过大,本文通过多人次、多地点、不同条件下的大量测试和实验,结合对实验结果的分析,展开了讨论,最后给出解决的办法。最后对系统文件大小的控制,也研究并提出了合理的图像压缩方案。本研究最终实现了一个虚拟实验系统,经过实际测试,用户随时可通过互联网访问该系统,进行相关实验操作。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-13
  1.1 背景  9-11
  1.2 研究内容和重点  11-12
  1.3 论文组织结构  12-13
第二章国内外研究现状  13-16
  2.1 虚拟实验在国内的研究现状  13-14
  2.2 虚拟实验在国外的研究现状  14-16
第三章虚拟实验相关技术的研究  16-26
  3.1 虚拟实验技术背景和发展  16-22
    3.1.1 Web条件下虚拟现实技术的发展  16-22
  3.2 Web3D虚拟实验系统的技术选型  22-24
    3.2.1 Web3D技术的对比  22-23
    3.2.2 三维场景建模技术  23-24
    3.2.3 整合平台的技术  24
  3.3 虚拟实验发展方向  24-26
第四章虚拟实验系统的设计  26-32
  4.1 设计目标  26
  4.2 需求分析  26-29
  4.3 平台总体设计思路和框架  29-30
    4.3.1 总体设计思路  29-30
    4.3.2 总体框架  30
  4.4 功能说明  30-32
第五章虚拟实验系统实现的关键技术  32-57
  5.1 碰撞检测  32-50
    5.1.1 包围盒技术介绍  32-33
    5.1.2 层次包围盒方法  33-41
      (1) 层次包围盒的类型  33-37
      (2) 层次包围盒结构  37-41
    5.1.3 碰撞检测包围盒算法实例  41-47
    5.1.4 包围盒的更新  47-50
  5.2 网络负载问题  50-57
    5.2.1 实验发现问题  50-51
    5.2.2 实验测试及结果分析  51-54
    5.2.3 解决办法  54-57
第六章虚拟实验系统的实现  57-73
  6.1 虚拟实验模块功能与结构  57-58
    6.1.1 路由器实验模块功能  57
    6.1.2 实验模块结构  57-58
  6.2 虚拟实验的实现  58-69
    6.2.1 虚拟场景的实现  58-61
    6.2.2 系统整合  61-69
  6.3 系统实现所遇到的问题  69-73
    (1) 3D Object模式和3D World模式的比较  69-71
    (2) 碰撞检测的问题  71-73
第七章结论  73-75
参考文献  75-80
附录  80-81
致谢  81-82
攻读学位期间发表的学术论文目录  82

基于Web3D的虚拟实验系统研究与实现

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