基于本体的语义虚拟环境推理查询的研究与设计

摘要

随着语义虚拟环境（Semantic Virtual Environment）研究的深入，为了更好地促进用户与虚拟现实的交互，使计算机更自动化地处理虚拟环境中的信息，将语义加入到虚拟环境中，成为虚拟现实研究面临的一个新课题。
　　在深入研究语义网技术、虚拟现实X3D标准、本体推理、本体查询方法的基础上，本文用OWL语言统一描述虚拟环境的图形内容与其相关领域的语义信息，给出一个用OWL语言描述语义虚拟环境的框架，并详细说明这种描述框架给虚拟现实带来的优势。根据本文的描述框架建立语义虚拟环境本体，并运用本体的推理查询方法对其推理查询，最后设计语义虚拟环境推理查询实例来验证本文研究工作的可行性。
　　本文主要工作如下:
　　(1)给出一个用语义Web框架描述语言OWL描述语义虚拟环境的框架，并详细说明了本文给出的描述框架给虚拟现实带来的优势。在X3D标准的基础上，用OWL语言描述虚拟环境，建立图形本体集成虚拟场景图形内容;同时用OWL语言描述虚拟环境相关领域的语义信息，建立领域本体集成虚拟场景语义信息;将图形本体与领域本体相关联，建立语义虚拟环境本体将二者融合在一起。
　　(2)在以上建立的语义虚拟环境本体中，给出Express等四种对象属性将图形本体与领域本体关联。在此基础上，通过语义对象的图形内容找到其语义信息，或由其语义信息找到其图形内容，从而对语义虚拟环境进行有效的推理查询。
　　(3)根据本文给出的OWL语言描述语义虚拟环境的框架和引入本体的推理查询方法，设计了语义虚拟环境推理查询系统的框架，该框架由本体设计模块、本体推理模块、本体查询模块、场景控制模块、可视化模块组成。根据本文给出的描述框架建立了一个语义虚拟社区本体，并设计推理查询实例来验证本文研究工作的可用性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 语义虚拟环境的研究现状

1．3 论文的主要工作

1．4 论文的主要结构

第二章 课题相关技术简介

2．1 虚拟现实建模语言X3D

2．1．1 X3D简介

2．1．2 X3D场景访问接口SAI

2．2 语义Web与本体

2．2．1 语义Web

2．2．2 本体描述语言OWL

2．2．3 OWL编辑工具Protégé

2．3 本体推理与查询

2．3．1 本体推理简介

2．3．2 本体查询简介

2．4 本体编程框架Jena

2．5 本章小结

第三章 OWL描述语义虚拟环境

3．1 语义虚拟环境本体

3．1．1 图形本体

3．1．2 领域本体

3．1．3 图形本体与领域本体关联

3．2 OWL描述语义虚拟环境的优势

3．3 本章小结

第四章 语义虚拟环境推理与查询系统的设计

4．1 语义虚拟环境推理查询方法

4．1．1 基于OWL的语义虚拟环境本体推理

4．1．2 基于SPARQL的语义虚拟环境本体查询

4．2 语义虚拟环境推理查询系统框架设计

4．2．1 语义虚拟环境本体设计模块

4．2．2 语义虚拟环境本体推理模块

4．2．3 语义虚拟环境本体查询模块

4．2．4 语义虚拟场景控制模块

4．2．5 语义虚拟环境本体可视化模块

4．3 本章小结

第五章 语义虚拟社区推理查询实例的实现

5．1 实例开发工具简介

5．2 语义虚拟社区推理查询实例的实现

5．2．1 语义虚拟社区本体的开发

5．2．2 语义虚拟社区推理查询实例程序设计

5．3 语义虚拟社区本体推理查询实例的运行结果

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 论文总结

6．2 论文展望

参考文献

致谢

硕士在读期间发表的论文