建筑场景虚拟漫游关键技术的研究和实现

摘要

建筑场景虚拟漫游技术是虚拟现实技术的一个重要内容，在建筑、旅游、军事和游戏等方面有着广阔的应用前景。本文研究虚拟建筑环境下，实时漫游涉及的几个关键技术，以提高虚拟漫游的三维空间感以及沉浸感、交互性和构想性。 本文研究了基于多边形的虚拟建筑环境下实时漫游涉及到的建模技术、三维场景的绘制以及场景空间管理技术、路径规划技术和碰撞检测技术。 在建模及优化技术上，分析了基于多边形的虚拟建筑场景的特点，实现了快速的建模及优化。在场景管理方面，对各种场景管理方法进行了研究，采用BSP树算法，对场景进行有效的管理。 本文在建立的场景数据结构上，研究如何进行路径规划和碰撞检测。设计了基于BSP树的快速路径搜索的A*算法和快速碰撞检测及处理的算法，可以提高实时漫游时的运算效率。 在上述关键技术研究的基础上，设计了一个建筑场景的原型系统。并在原型系统上测试了一些算例，算例结果表明了本文所研究和设计算法的正确性和可靠性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1虚拟现实技术概述

1.2虚拟漫游技术概述

1.2.1虚拟漫游技术的定义

1.2.2虚拟漫游技术研究现状

1.3建筑场景虚拟漫游的应用与发展

1.3.1真实建筑场景的虚拟漫游

1.3.2虚拟建筑场景的虚拟漫游

1.4论文的研究背景、内容、目的和意义

1.5论文的组织结构

第二章建筑场景实时漫游的技术路线

2.1虚拟漫游典型算法概述

2.1.1虚拟漫游中的实时漫游算法

2.1.2虚拟漫游中的路径规划、碰撞检测算法

2.1.3人机交互技术

2.2虚拟漫游系统构建技术路线分析

2.3本文研究过程中的关键技术分析

2.4本章小结

第三章三维场景建模及管理

3.1三维场景的创建

3.1.1场景建立的技术路线

3.1.2基于VRML的快速建模

3.1.3三维场景建立时的优化策略

3.2虚拟漫游系统的实时绘制技术

3.2.1实时图形绘制的流程

3.2.2提高实时图形绘制效率

3.3三维场景管理算法研究

3.3.1场景管理概述

3.3.2二叉空间剖分法

3.3.3八叉空间剖分法

3.3.4八叉树与二叉树优、缺点

3.4基于二叉空间分割的BSP树算法

3.4.1 BSP树概述

3.4.2 BSP树的算法原理

3.4.3改进的BSP树管理场景

3.5本章小结

第四章路径规划及碰撞检测的算法研究

4.1路径规划概述

4.1.1路径规划问题分类

4.1.2路径规划算法原理

4.2 A*算法研究

4.2.1 A*算法的定义及原理

4.2.2 A*算法实现路径搜索

4.2.3基于BSP树的A*算法设计

4.2.4 A*算法的改进

4.3碰撞检测算法研究

4.3.1碰撞检测概述

4.3.2碰撞检测技术路线

4.3.3空间剖分法

4.3.4层次包围盒算法

4.3.5各种算法的优缺点

4.3.6基于BSP树的碰撞检测设计

4.4小结

第五章建筑环境实时漫游原型及算例实现

5.1系统功能概述

5.2原型系统的设计及算例结果

5.2.1基于VRML建模及优化

5.2.2场景BSP树实现对场的剖分算例

5.2.3改进的A*算法算例

5.2.4处理实体碰撞算例

5.3小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2进一步工作的展望

参考文献

攻读硕士学位期间公开发表(录用)的论文

致谢