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虚拟实验构件建模的研究

作　者: 于兴彬
导　师: 潘荣江
学　校: 山东大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 虚拟实验虚拟实验构件颜色量化矢量化轮廓追踪
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 42次
引　用: 0次
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内容摘要

虚拟实验是虚拟现实技术在教育领域的重要应用。虚拟实验是指通过计算机、网络设备等模拟教学中的各种实验。虚拟实验可以弥补教学设备的不足,是辅助教学的重要手段。虚拟实验的推广可以降低教学成本,激发学生的学习兴趣,培养学生的动手能力。虚拟实验构件是设计虚拟实验的基础。本文介绍了已有的虚拟实验构件的建模方法,提出了自己的虚拟实验构件的数据表示和建模方法,并以我们的建模方法为基础开发了交互式虚拟实验构件设计软件。论文的主要研究内容及贡献包括以下几个方面：首先,我们提出了虚拟实验构件的数据表示方式。虚拟实验构件的数据表示考虑了虚拟实验构件的可视信息、功能信息、多状态信息。虚拟实验构件的数据表示基于SVG标准,保证了虚拟实验构件描述格式的完备性。虚拟实验构件的数据表示基于矢量图形标准,构件在放大或缩小时不失真。该虚拟实验构件数据模型为虚拟实验构件的设计提供了统一的标准,不同的虚拟实验场景都可以调用利用该标准设计的虚拟实验构件,提高了软件的复用性。然后,我们提出了基于图像的虚拟实验构件的建模方法。用数码相机采集实验构件的图像,然后用分割算法提取图像中实验构件的前景,再对图像用八叉树颜色量化算法进行颜色量化,最后对图像进行分层,追踪出每一层的轮廓曲线,输出为SVG格式的矢量图。用上面的方法得到虚拟实验构件的可视信息后,再添加虚拟实验构件的功能信息和多状态信息。在文中的该部分,我们改进了原有的基于八叉树的图像矢量化算法,在不增加输出文件大小的情况下提高了输出矢量图的效果。最后,我们开发了虚拟实验构件设计软件。软件的框架基于QT的场景视图模式。用户首先用该软件绘制虚拟实验构件的外观,然后添加虚拟实验构件的功能信息、多状态信息等,完成虚拟实验构件的设计。

全文目录

摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
第1章绪论  11-16
  1.1 研究意义  11
  1.2 研究现状  11-12
  1.3 研究背景  12-14
  1.4 本文的工作和组织结构  14-16
第2章虚拟实验构件的数据表示  16-25
  2.1 引言  16
  2.2 基于SVG的虚拟实验构件数据表示  16-20
    2.2.1 可视信息的表示  16-18
    2.2.2 功能信息的表示  18-20
    2.2.3 多状态信息的表示  20
  2.3 实验结果及总结  20-25
第3章基于图像的虚拟实验构件建模  25-47
  3.1 引言  25-28
    3.1.1 基于颜色量化的图像矢量化算法  26
    3.1.2 基于分割的图像矢量化算法  26-27
    3.1.3 基于梯度网格的图像矢量化算法  27-28
  3.2 基于最大流最小割的图像分割算法  28-31
    3.2.1 最大流、最小割的概念及其求解方法  28-29
    3.2.2 GraphCut图像分割算法  29-31
  3.3 改进的基于八叉树颜色量化的图像矢量化算法  31-43
    3.3.1 八叉树颜色量化算法  32-33
    3.3.2 二值图像追踪算法  33-40
    3.3.3 彩色图像矢量化算法  40-43
  3.4 实验结果及总结  43-47
第4章虚拟实验构件的交互设计  47-54
  4.1 引言  47-48
    4.1.1 C++/STL简介  47
    4.1.2 QT简介  47-48
  4.2 虚拟实验构件的交互设计需求  48-49
  4.3 虚拟实验构件系统的交互框架  49-51
  4.4 实验结果及其总结  51-54
第5章总结和展望  54-55
参考文献  55-58
致谢  58-59
攻读学位期间发表的学术论文目录  59-60
攻读学位期间参与的科研项目  60-61
学位论文评阅及答辩情况表  61

虚拟实验构件建模的研究

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