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基于虚拟现实技术的校园视景仿真系统的研究与应用

作　者: 李金凤
导　师: 王卓；姜廷武
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 软件工程
关键词: 虚拟现实视景仿真 SketchUp 三维建模漫游
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来,随着计算机技术及网络技术的飞速发展,数字化潮流已是全球经济发展的必然趋势,数字城市逐渐引起人们的注意。城市仿真技术在数字城市的构造中发挥着重要作用,因此成为当前一个新的研究热点。城市仿真就是将“虚拟现实”技术应用在城市规划、建筑设计等领域。在城市仿真应用中,人们能够在一个虚拟的三维环境中,用动态交互的方式对未来的建筑或城区进行身临其境的各方位的漫游。真正实现足不出户,就可以领略到一个陌生城市的风景。本论文通过研究虚拟现实视景仿真的关键技术,实现以黑龙江农垦科技职业学院校园为虚拟环境的视景仿真系统。通过实践和测试,本论文所构建的校园仿真系统运行流畅,用户可以实现对校园的虚拟漫游。本文主要做了以下工作。首先,查阅了大量国内外有关视景仿真的资料和文献,了解虚拟现实和视景仿真技术的相关知识,对虚拟现实和视景仿真的现状及发展趋势进行调研；其次,对黑龙江农垦科技职业学院的视景环境数据进行搜集和整理；然后,从视景漫游的角度出发,通过理论结合实践的方式研究了三维建模技术、模型真实感技术以及模型优化技术等等,这些技术的介绍和分析为虚拟现实仿真系统的实现提供了基础理论保证；最后,为保证虚拟场景的真实性、生动性及其对用户的感染力,对视景仿真中的碰撞检测技术及基于粒子系统的虚拟场景环境特效技术进行研究。以黑龙江农垦科技职业学院校园为虚拟环境并结合视景仿真的关键技术,开发出可行的视景仿真系统方案：首先确定校园视景平面图；其次研究用虚拟现实建模软件SketchUp、Creator构造一个虚拟场景模型库；然后对虚拟场景模型进行优化；最后结合Vega Prime和VC++对虚拟场景进行漫游和交互控制。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-19
  1.1 论文研究背景及意义  10-13
  1.2 国内外虚拟现实技术的研究与应用现状  13-17
    1.2.1 国外研究现状  13-15
      1.2.1.1 国外的视景仿真工具  13
      1.2.1.2 国外著名的仿真案例  13-15
    1.2.2 国内研究现状  15-17
      1.2.2.1 国内的视景仿真工具  15-16
      1.2.2.2 国内著名的仿真案例  16-17
  1.3 本论文的研究目的及内容  17-18
  1.4 本文组织结构  18-19
第2章视景仿真相关理论及技术综述  19-31
  2.1 虚拟现实概述  19-20
  2.2 虚拟环境与视景仿真技术  20-23
    2.2.1 虚拟现实中虚拟环境分类  20-21
    2.2.2 视景仿真建模技术  21
    2.2.3 视景仿真系统生成过程  21-23
  2.3 实时三维仿真的建模方法  23-26
  2.4 视景建模工具  26-30
    2.4.1 三维建模软件Google SketchUp  26-29
      2.4.1.1 SketchUp功能及特点  26-27
      2.4.1.2 SketchUp贴图及建模方法  27-28
      2.4.1.3 黑龙江农垦科技职业学院校区模型  28-29
    2.4.2 三维建模软件MultiGen Creator  29-30
  2.5 本章小结  30-31
第3章虚拟校园场景模型库的构建  31-41
  3.1 三维场景的建模技术  31-35
    3.1.1 三维场景分割以及外部引用  32-33
    3.1.2 模型的纹理映射  33-34
    3.1.3 模型实例化的优化  34-35
  3.2 模型的真实感技术  35-39
    3.2.1 纹理贴图的无缝拼接  35-36
    3.2.2 透明纹理映射  36-38
    3.2.3 细节层次模型  38-39
  3.3 场景模型优化  39-40
    3.3.1 确定场景数据内容及其细节程度  39
    3.3.2 模型制作优化  39-40
    3.3.3 逼真表面纹理生成  40
  3.4 本章小结  40-41
第4章视景漫游的关键技术  41-51
  4.1 基于Vega Prime的软件框架  41-42
  4.2 视景漫游交互的实现  42-47
    4.2.1 视景中的运动模型  43
    4.2.2 碰撞检测介绍  43-44
    4.2.3 碰撞检测方法  44-46
    4.2.4 碰撞检测的设计实现  46-47
  4.3 视景软件与VC联接  47-48
  4.4 虚拟场景中环境特效的实现  48-50
  4.5 本章小结  50-51
第5章校园视景仿真系统的设计与实现  51-66
  5.1 仿真系统的开发环境  51
  5.2 校园视景仿真系统的基本开发方案  51-60
    5.2.1 获取校园平面图  53-54
    5.2.2 构建校园场景模型库  54-57
    5.2.3 模型的转换  57-60
      5.2.3.1 三维模型格式的转换流程  57-58
      5.2.3.2 模型转换案例  58-59
      5.2.3.3 模型转换分析总结  59-60
    5.2.4 模型优化  60
  5.3 场景模型的集成  60-62
    5.3.1 虚拟场景模型库技术应用概述  60
    5.3.2 虚拟场景模型的集成  60-62
  5.4 校园视景漫游系统的演示  62-65
  5.5 本章小结  65-66
结论  66-68
参考文献  68-71
攻读硕士学位期间发表论文和取得的科研成果  71-72
致谢  72-73
个人简历  73

基于虚拟现实技术的校园视景仿真系统的研究与应用

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