三维地形上形体运动路径定义与运动显示方法研究

摘要

随着虚拟现实技术的快速发展，特别是计算机动画的迅速普及，虚拟现实技术领域除了对传统的静态表现技术继续关注之外，同时不断寻求一种直观的、生动的运动显示手段来表现和模拟真实的运动环境，于是与计算机动画相关的动态表现技术应运而生，三维地形上形体的运动显示技术就是其中的一项重要研究内容。 同三维地形显示的空间运动仿真相比，物体在地表上的运动仿真不仅要解决物体如何随着地表的自然起伏特征发生位置上的连续变化问题；还需要解决物体由于受到自身重力的作用，将随着所接触的地形局部特征做出相应运动姿态上的改变问题。这两个问题可概括为物体在三维地形上运动的位置和朝向匹配问题。 三维运动路径是实现三维地形上形体运动的位置和姿态匹配的重要输入，本文从定义方法和表达方式两方面对三维运动路径的定义进行了分析并针对路径输入不够直观，常用的曲线表达方式可能带来的安全隐患等方面的不足，给出了Java3D中实现三维运动路径的具体解决方法。地形匹配问题是实现姿态匹配的关键，解决地形匹配问题的难点是如何快速、准确地求解出地形运载实体与地表的接触点，求解的难易程度要受到地表绘制算法中建立的基本数据结构的影响。目前，地形匹配问题的实现方法都是针对地形数据结构提出的，这种紧密的依赖关系，存在着很多的弊端，本文针对地形匹配方法和地表绘制算法在结合方面的不足，给出了具体的解决方案。除了对关键技术给出了具体解决方案之外，本文还在对相关技术领域进行分析和比较的基础上，完成了三维地形的可视化生成，Java3D中复杂模型的建立，形体在三维地形上的运动显示，形体对局部危险地形的自动回避等功能。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题背景

1.2本文的主要工作

2与课题相关的几种技术介绍

2.1虚拟现实

2.1.1虚拟现实技术的概述

2.1.2虚拟现实系统的特征

2.2 Java3D的概述

2.2.1 Java3D的特点与结构

2.2.2 Java3D的绘制及纹理映射技术

2.2.3 Java3D的交互式三维动画编程技术

2.2.4 Java3D与其它三维显示技术的比较

2.3三维地形显示空间中的运动仿真技术

2.3.1飞行仿真

2.3.2地形场景漫游

2.3.3地形显示空间中的运动仿真技术与紧贴地表的运动仿真技术的比较

3三维地形的生成及Java3D中复杂形体模型的构建

3.1三维地形的生成

3.1.1三维地形可视化技术的概述

3.1.2三维地形可视化技术的研究现状

3.1.3一种快速生成三维地形算法的描述及实现

3.1.4效果图

3.2 Java3D中复杂形体模型的构建

3.2.1 Java3D中建立复杂形体模型的方法

3.2.2车体模型的实现

3.2.3效果图

4三维运动路径的定义

4.1三维运动路径的定义方法

4.2三维运动路径的表达方式

4.3效果图

5三维地形上形体运动的显示方法

5.1关键帧动画

5.1.1三种关键帧插值技术的简单介绍

5.1.2 Java3D中实现关键帧动画的方法

5.2三维地形上形体运动显示的技术难点分析与实现

5.2.1关键帧的定义

5.2.2地形匹配问题的解决方案及实现

5.2.3运动姿态的表示

5.2.4插值方法的确定

5.2.5效果图

6地形回避算法的设计与实现

6.1问题的提出

6.2避障路径规划的研究现状

6.3三维地形上路径避障规划的技术难点分析与实现

6.4效果图

7结论

参考文献

在学研究成果

致谢