三维仿真中异构景物的重组机制与操作工具的研究

摘要

近年来，虚拟现实技术(VR)在水利、城市规划、工程设计、医学、文化传播、旅游、教育等领域有着极为广泛的应用。三维仿真系统的维护显得越来越重要。降低维护的难度和专业要求成为一个紧迫的课题。本文尝试利用计算机图形学中0penGL可视化技术，研究面向用户的重组机制，并实现一个面向用户的异构景物操作工具。 本文首先对三维仿真系统中经常使用的技术和常用功能进行研究，分析三维仿真系统的基本架构，并进行三维仿真系统的模块划分。结合三维景物操作工具的实际需求，设计便于景物重组的系统框架。 本文对目前常用的三维景物的造型方法进行了研究，并根据水利领域的需求对景物进行分类。结合三维仿真系统异构景物重组的实际需求，给出各类景物的封装与造型方法。 本文重点解决了三维景物用户化重组的几个关键技术问题：景物捕捉技术；景物坐标的确定方法；将景物的分类方法应用到系统实现中，用可视化技术实例化景物，实现景物的用户化还原。 最后讨论了操作工具的执行流程，实现了一个简单的三维景物的操作工具。

目录

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声明

第一章绪论

1.1虚拟现实技术

1.1.1虚拟现实技术思想的产生

1.1.2虚拟现实关键技术

1.2三维仿真技术

1.3三维仿真技术研究现状

1.3.1三维景物模拟技术的研究现状

1.3.2三维场景组织技术的研究现状

1.4三维仿真中的异构景物以及系统维护问题

1.4.1三维仿真中的异构景物

1.4.2三维场景的维护

1.5本文的工作及其内容安排

第二章三维仿真技术基础

2.1物体的表示

2.2纹理

2.2.1计算机颜色

2.2.2纹理贴图

2.3材质和光照

2.4帧缓冲区

2.4.1帧缓冲区的组成

2.4.2片断测试

2.5空间变换

2.5.1三维图形显示流程

2.5.2模型变换

2.5.3投影变换

2.5.3裁剪变换

2.5.4视口变换

2.6本章小结

第三章三维仿真平台架构与场景管理

3.1三维仿真与领域需求

3.2三维仿真的系统平台架构

3.3数据获取与处理

3.3.1数据采集

3.3.2数据处理

3.3.3数据读取

3.3.4数据应用

3.4场景管理技术

3.4.1景物渲染列表

3.4.2场景管理与图形渲染

3.4.3景物生成与场景管理

3.4.4完整的渲染过程

3.5本章小结

第四章三维景物造型和封装方法

4.1三维景物分类

4.1.1三维景物描述

4.1.2三维景物类别确定条件

4.1.3三维景物划分

4.2三维景物的造型方法

4.2.1地面类景物造型

4.2.2河流类景物造型

4.2.3贴图类景物造型

4.2.4树木类景物造型

4.2.5三维实体造型

4.2.6粒子类景物造型

4.3三维景物的封装方法

4.3.1统一景物的种类

4.3.2消除景物默认属性的差异

4.4本章小结

第五章景物用户化重组

5.1景物重组的技术路线

5.2景物捕捉

5.2.1景物选择

5.2.2景物选择后的反馈机制

5.3三维场景中位置确定

5.3.1通过操作界面设置景物的位置

5.3.2鼠标设置景物位置

5.4景物细分

5.5本章小结

第六章三维景物操作工具实现

6.1开发平台

6.2操作工具系统设计

6.2.1景物渲染列表

6.2.2添加景物

6.2.3景物编辑

6.2.4景物删除

6.3操作工具功能界面

6.3.1系统界面

6.3.2景物添加

6.3.3景物编辑

6.3.4景物删除

6.4操作工具中的异构景物

6.5本章小结

第七章总结与展望

参考文献

致谢

附录 攻读硕士期间论文发表情况