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河北旅游职业学院虚拟校园漫游系统设计与实现

作　者: 崔会军
导　师: 阮冬茹；班立新
学　校: 河北科技大学
专　业: 计算机技术
关键词: 虚拟现实校园漫游碰撞检测三维地形
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

可视化技术是近几年一门新兴的技术,以此为基础发展起来的虚拟现实技术,近几年来在各个方面应用非常广泛,本文研究的虚拟校园漫游系统,在对部分校园景观构建模型的基础上,实现各种形式的虚拟漫游,让人们全方位感受校园生活,建立起人性化的虚拟校园。本文研究了虚拟现实的相关技术,以河北旅游职业学院为模型,采用OpenGl配合VC的方案,开发了一套虚拟校园漫游系统,实现了校园场景的实时漫游和部分交互功能。为了使系统的地形更逼真,本系统应用数字高程模型(DEM)实现了三维地形可视化,引入了细节层次(LOD)算法,应用的三维地形是基于四叉树结构的多分辨率LOD地形。通过加载正射影像图作为三维地形的纹理,构建了生动、逼真的三维地形。本系统在设计中运用了碰撞检测算法,通过比较8-DOP、有向包围盒(OBB)、轴对齐包围盒(AABB)、球体几种包围体算法,本系统要在网络上发布和运行,所以最关键的是要考虑测试速度和内存占用量,最终采用了球体包围体算法,并采用迭代修正的包围球,得到最小包围球体。在漫游中采用透视投影模式,实现了自动漫游,并对漫游进行加速、减速和视野调整等的控制,在应用碰撞测检技术的前提下,通过三维交互技术和透视投影模式的实现,完成并改进了自动漫游系统,实现了自由路径的交互漫游。本文还提出了目前系统中存在的不足,同时也对下一步的工作进行了展望。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-14
  1.1 虚拟现实技术概述  9-10
    1.1.1 虚拟现实的特点  9
    1.1.2 虚拟现实的分类  9-10
    1.1.3 虚拟现实的应用  10
  1.2 国内外研究现状  10-11
  1.3 论文主要工作  11-12
    1.3.1 论文目的  11
    1.3.2 论文主要研究内容  11-12
    1.3.3 主要研究方法和技术路线  12
  1.4 论文结构  12-13
  1.5 本章小结  13-14
第2章漫游系统技术概述  14-23
  2.1 OpenGl基础知识  14-17
    2.1.1 OpenGL功能  14-15
    2.1.2 OpenGL工作流程  15
    2.1.3 OpenGL数据类型  15
    2.1.4 OpenGL库函数  15-17
    2.1.5 OpenGl句法  17
  2.2 OpenGL变换  17-18
  2.3 OpenGL程序框架建立  18-22
    2.3.1 OpenGL像素格式  18-19
    2.3.2 着色描述表  19-20
    2.3.3 创建着色描述表  20-21
    2.3.4 创建Visual C++程序  21-22
  2.4 本章小结  22-23
第3章漫游系统的建模  23-31
  3.1 建筑物建模相关技术  23
    3.1.1 建模技术介绍  23
  3.2 模型构建  23-25
    3.2.1 建筑物模型的构建技术  23-24
    3.2.2 建筑物模型构建  24-25
    3.2.3 校园鸟瞰图模型的制作  25
  3.3 天空的绘制  25-27
    3.3.1 天空盒技术  25-26
    3.3.2 天空顶技术  26-27
    3.3.3 天空顶的实现  27
  3.4 3D模型载入与应用  27-30
    3.4.1 3DS模型  27-28
    3.4.2 3DS文件基本构成  28
    3.4.3 第三方软件转换法  28-29
    3.4.4 程序直接载入  29
    3.4.5 程序直接载入的实现  29-30
  3.5 本章小结  30-31
第4章地形三维可视化和碰撞检测  31-43
  4.1 地形三维可视化的主要算法  31-32
    4.1.1 主要算法概述  31
    4.1.2 LOD技术介绍  31-32
    4.1.3 ROAM模型  32
    4.1.4 四叉树结构的多分辨率地形模型  32
  4.2 地形三维可视化系统的实现  32-37
    4.2.1 地形与影像纹理数据的获取方法  32-33
    4.2.2 地形自分块程序实现  33
    4.2.3 影像的自分块及程序实现  33
    4.2.4 三维地形纹理映射  33-37
  4.3 地形节点评价系统  37-38
    4.3.1 视点无关标准——静态误差计算  37
    4.3.2 误差阈值负反馈  37
    4.3.3 裂缝修正处理  37-38
  4.4 系统优化算法  38
    4.4.1 视景体剪裁  38
    4.4.2 背面剔除  38
  4.5 碰撞检测算法  38-42
    4.5.1 碰撞算法的设计因素  38-39
    4.5.2 常用的碰撞检测算法  39
    4.5.3 其它相交测试  39-40
    4.5.4 计算包围球  40-41
    4.5.5 采用迭代修正的包围球  41
    4.5.6 采用迭代修正的包围球  41-42
  4.6 本章小结  42-43
第5章三维交互技术和三维漫游的实现  43-53
  5.1 三维交互技术  43-44
    5.1.1 三维交互技术介绍  43
    5.1.2 透视投影模式实现  43-44
  5.2 指定路径自动漫游的实现  44-48
    5.2.1 飞行路径介绍  44
    5.2.2 漫游路径的设置  44-45
    5.2.3 沿指定漫游路径漫游的实现  45
    5.2.4 沿固定高度漫游实现  45-48
  5.3 自动漫游的调整  48-51
    5.3.1 开始/暂停漫游  48-49
    5.3.2 停止漫游  49
    5.3.3 漫游视野、漫游速度的调整  49-50
    5.3.4 应用热键来实现三维漫游的调整  50-51
  5.4 自由路径交互漫游的实现  51-52
  5.5 本章小结  52-53
总结  53-54
参考文献  54-57
致谢  57-58
个人简历  58

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