基于X3D的虚拟校园交互式漫游系统

摘要

虚拟校园是虚拟现实技术在数字化校园中的具体应用。虚拟校园再现真实校园的景观，使人们通过虚拟现实设备，可以在计算机上进行漫游，规划设计校园场景，还可以在此基础上建立三维虚拟大学，提供相应的网上教育等。通过虚拟校园，可以使那些没有机会实地参观的人获得身临其境的感受。
　　 本文对虚拟校园漫游系统所涉及的技术问题进行了比较系统的研究，并在微机环境下，以X3D标准结合3DSMAX的方法，实现了一个室外的、强调人机交互的北京服装学院交互式漫游系统。全文主要在以下三方面进行了研究与探讨：
　　 1.建造具有真实感的虚拟三维场景是整个系统的基础工作，本文利用3DS MAX和X3D进行三维虚拟校园的构建。
　　 2.由于X3D文件的大小决定了它在网上的传输速度和装入内存后的浏览速度，所以在创建场景的同时必须考虑对场景的优化，为提高场景的浏览速度，本系统采用了多种优化X3D文件的策略，达到了减小文件容量和加快浏览速度的目的。
　　 3.本文不仅利用X3D人机交互机制实现了在漫游过程中对虚拟实体进行操纵的基本功能，而且还利用VB.NET语言和ACCESS数据库实现了功能更强大的虚拟校园交互功能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1研究背景及研究意义

1.1.1研究背景

1.1.2研究意义

1.2研究现状

1.3研究内容和创新点

1.3.1研究内容

1.3.2论文的创新点

1.4论文的章节安排

1.5本章小结

第2章 论文研究的理论基础

2.1从VRML97到X3D

2.2 X3D

2.2.1 X3D简介

2.2.2 X3D的关键技术

2.2.3 X3D程序的开发环境

2.2.4 X3D运行环境

2.2.5场景图

2.2.6常用的节点

2.3图形学基础

2.3.1图形的三维几何变换

2.3.2 3D流水变换管线

2.3.3纹理映射

2.4本章小结

第3章 系统总体设计

3.1系统的需求分析与设计目标

3.2系统设计流程

3.3系统实现的软硬件环境

3.4本章小结

第4章 虚拟校园场景建设的详细设计

4.1信息的收集与处理

4.2校园中单个实体的场景建设

4.2.1基于天空盒算法的天空实现

4.2.2基于点光源和平行光源的灯光实现

4.2.3基于摄像机变换的视点设置

4.2.4多种方法实现学校建筑的构建

4.2.5基于公告板原理的树木和雕塑的建设

4.2.6背景音乐的实现

4.3虚拟校园的整体拼合

4.4本章小结

第5章 虚拟校园交互功能的详细设计

5.1场景的直接交互功能

5.1.1操场大门的开与合

5.1.2建筑物的信息提示

5.1.3路灯的开与关

5.1.4公路上车辆的行驶

5.2场景的间接交互功能

5.2.1建筑物的搜索及定位

5.2.2视点的连续变化

5.2.3单个建筑物的观察

5.2.4天气的变化

5.2.5季节的变化

5.3本章小结

第6章 系统的测试与优化

6.1系统测试环境

6.2系统测试及结果分析

6.3系统优化

6.4本章小结

第7章 结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢