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基于虚拟现实技术的校园漫游系统
作 者: 刘文静
导 师: 魏振钢
学 校: 中国海洋大学
专 业: 计算机技术
关键词: 虚拟现实 VRML 建模 交互 碰撞检测
分类号: TP391.9
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要
自20世纪90年代以来,虚拟现实技术一直是信息领域研究、开发和应用的热点方向之一。它借助计算机构建出一个与现实环境十分逼真的虚拟环境,而且支持用户使用自然的技能亲身感受它。目前已经广泛应用于军事、科学计算可视化、教育与培训、设计与规划、虚拟测试、虚拟游览、购物、交互式娱乐、工程技术、科技探索等多方面领域。虚拟漫游技术是虚拟现实(VR)技术的重要分支,在建筑、旅游、游戏、航空航天、医学等多种行业发展很快。由于有可贵的3I特性——沉浸感、交互性和构想性,使得沿用固定漫游路径等手段的其他技术无法与虚拟漫游系统相比。本文的研究目的是在对虚拟现实技术中部分关键方法进行研究的基础上设计和实现某虚拟校园系统。本文在总结和分析已有研究成果的基础上,着重对场景建模及交互技术进行了深入研究,并在VRML和3DS MAX等相关系统和平台的基础上实现了中国海洋大学青岛学院的虚拟校园漫游系统。论文研究过程中所采用的方法和取得的成果如下:1.采用了VRML、3DS MAX和Java等技术实现虚拟场景对象建模,纹理贴图技术的应用提高了场景建模的真实感,多细节层次模型(LOD)和原型封装(PROTO)节点等技术的应用实现了大规模场景的优化管理。2.深入分析和研究了虚拟场景的交互技术。应用18-DOP碰撞检测算法解决了场景漫游过程中各种运动对象间碰撞干涉的检测问题,增强了漫游过程中的真实感和沉浸感。对非编程交互和编程交互两种方法的研究,实现了虚拟校园系统的交互功能。3.在上述算法研究的基础上实现了一个基于VRML的虚拟校园原型系统。系统实际测试结果表明了算法研究的正确性,并基本达到了系统的预定设计目标。论文课题的研究对于改进和完善虚拟现实研究领域相关理论和方法具有一定的帮助作用,并对类似规模和场景的虚拟漫游系统的研究和开发具有借鉴意义。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-10 1 绪论 10-14 1.1 本文研究的背景及目的意义 10 1.2 国内外研究现状及发展方向 10-12 1.2.1 国外的研究现状 10-11 1.2.2 国内的研究现状 11-12 1.3 本文研究的主要内容及意义 12 1.4 本文的组织结构 12-14 2 系统分析及总体框架结构 14-19 2.1 虚拟现实系统的类型及其构成 14-15 2.1.1 VR系统分类 14-15 2.1.2 VR系统模块的构成 15 2.2 虚拟校园系统的整体架构 15-17 2.2.1 用户需求和系统分析简述 15-16 2.2.2 虚拟校园系统架构 16-17 2.3 本文采用的技术路线分析 17-18 2.4 小结 18-19 3 大规模场景建模技术研究 19-33 3.1 虚拟环境建模方法比较 19-20 3.1.1 几何建模技术 19 3.1.2 基于图像的建模技术 19 3.1.3 混合建模技术 19-20 3.2 3DS MAX在系统建模过程中的应用 20-24 3.2.1 基于模型的构造方法 20-22 3.2.2 基于图像的绘制(IBR) 22-24 3.3 场景建模流程 24-29 3.3.1 三维模型建立的设计原则 24 3.3.2 真实模型的数据采集 24-26 3.3.3 模型库的生成 26-29 3.4 系统总体模型的整合及优化 29-32 3.4.1 系统总体模型的整合 29 3.4.2 总体模型的优化 29-32 3.5 小结 32-33 4 系统交互性的研究与实现 33-51 4.1 系统交互过程中碰撞问题的研究 33-37 4.1.1 碰撞检测的目标 33 4.1.2 VRML系统中碰撞检测结构 33-35 4.1.3 两个物体之间的碰撞检测 35-37 4.2 虚拟场景的交互实现 37-50 4.2.1 非编程交互 38-41 4.2.2 编程交互 41-50 4.3 小结 50-51 5 虚拟校园系统的实现 51-57 5.1 虚拟校园系统总体设计目标 51 5.2 虚拟校园系统开发环境需求 51-54 5.2.1 虚拟现实建模语言(VRML)工作原理 51-52 5.2.2 虚拟现实建模语言(VRML)浏览器 52-53 5.2.3 虚拟现实建模语言(VRML)编辑器 53-54 5.2.4 虚拟现实建模语言(VRML)的建模 54 5.3 虚拟校园系统的实现 54-56 5.4 小结 56-57 6 总结与展望 57-59 6.1 总结 57 6.2 进一步研究工作的展望 57-59 参考文献 59-61 致谢 61-62 发表的学术论文 62
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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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