三维交互式虚拟校园系统的研究与实现

摘要

本文首先对虚拟现实(Virtual Reality)技术进行了概括性介绍,阐述了虚拟现实系统的基本要素、基本特征以及虚拟现实的硬件实现和软件实现.概括介绍了VRML(Virtual Reality Modeling Language)即虚拟现实建模语言的发展历史及其工作原理与特性,展望了VRML的发展前景,对虚拟现实技术在地理信息系统中的运用进行了分析,由此基础上提出了本课题的背景、意义以及研究内容.在虚拟现实系统的研究与实现方面,首先对原型系统进行需求分析及功能设计,确定以VRML与Java相结合的技术方式为主要开发手段.接着对几何建模技术、基于图像的建模技术、混合建模技术进行分析和比较,并阐述了虚拟校园系统的三维模型的建立与系统总体模型的整合及性能优化.本文重点阐述了虚拟校园系统交互性的研究与实现,其中包括系统漫游、视点控制、室内场景的浏览、二维地图与三维场景的交互、碰撞检测及JAVA语言与场景通信等功能的实现.最后阐述了JDBC的结构及其存储数据的原理,详述了基于JDBC的数据库系统的实现模式,并通过JDBC实现了虚拟校园系统数据库的设计与应用.本文最后对全文进行了总结与展望,拓展了虚拟现实系统的研究思路.在研究之后制作了三维交互式虚拟校园系统,论证了JAVA与VRML建立虚拟现实系统的可行性及实用性.

目录

文摘

英文文摘

承诺书

第一章绪论

1.1引言

1.2虚拟现实

1.2.1虚拟现实的基本要素

1.2.2虚拟现实的特征

1.2.3虚拟现实的实现

1.3虚拟现实建模语言

1.3.1 VRML的发展历史

1.3.2 VRML的工作原理及特性

1.3.3 VRML的发展前景

1.4虚拟现实技术在地理信息系统中的运用

1.5课题研究的背景与意义

1.6课题研究内容

第二章系统的总体结构与需求分析

2.1原型系统的需求分析及功能设计

2.1.1虚拟现实系统在应用、开发和实践方面的需求特点

2.1.2功能要求及应用技术

2.2系统开发平台的选择及解决方案

2.2.1虚拟校园建模软件的比较与选择

2.2.2虚拟校园系统开发工具

2.2.3虚拟校园系统的技术解决方案

2.3本章小结

第三章系统三维模型的建立

3.1虚拟环境建模方法比较

3.1.1几何建模技术(Geometry-Based Modeling)

3.1.2基于图像的建模技术(Image-Based Modeling)

3.1.2混合建模技术

3.2建模分类及场景构建流程

3.3楼群建筑三维模型的建立

3.3.1设计原则

3.3.2模型建立

3.4植物模型的构建

3.5环境模型的构建

3.6虚拟校园系统总体模型的整合及优化

3.6.1系统总体模型的整合

3.6.2系统总体模型的性能优化

3.7本章小结

第四章系统交互性的研究与实现

4.1系统漫游功能的实现

4.1.1漫游方式

4.1.2自动漫游的实现方法

4.1.3交互式漫游的实现方法

4.2视点控制

4.3室内场景浏览的功能实现

4.4二维地图与三维场景的交互

4.4.1鹰眼的实现

4.4.2悬浮菜单的实现

4.5碰撞检测

4.6 JAVA语言与场景通信的实现

4.6.1通过Seript节点实现的Java与VRML的动态交互

4.6.2通过外部编程接口(EAI)实现Java与VRML的动态交互

4.6.3两种通信方式的比较

4.6.4实现Java与VRML的动态交互的应用实例

4.7本章小结

第五章数据库的设计与实现

5.1 JDBC的结构

5.2 JDBC存储数据的原理

5.3基于JDBC的Web数据库系统的实现模式

5.4系统数据库应用程序设计

5.4.1数据源的配置

5.4.2进行JDBC编程

5.4.3程序功能简介

5.5本章小结

第六章结论与展望

6.1完成的工作

6.2结论与展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果

附录