用JAVA 3D实现交互式三维场景生成技术的研究

摘要

随着网络技术和计算机三维技术的发展,虚拟现实已经得到广泛应用.该课题在对比了常用的几种图形技术后,选用JAVA 3D图形开发工具进行交互式三维场景生成的研究探讨,并且针对消防部门的具体业务,用面向对象方法设计了一套三维构型软件.该软件能使用户通过简便操作快速生成三维高层建筑和大型建筑以及在其中加入防火标记和疏散通道标志,并且能够把它保存下来.用户可以通过文件的形式打开已经存好的场景,对三维场景进行修改.它能够再现高层建筑和大型建筑内部结构,在平时便于消防检查,在火灾发生时可用于现场指挥,因此该课题具有一定的实际意义.论文的工作应用于消防档案,除了与消防业务有关的信息的完备和功能的齐全外,三维场景构建的速度是关键的因素.在交互式操作方面,该文通过比较常用的几种交互式界面,并结合消防部门的具体应用,提出了由二维平面图生成三维场景图的方式.这种方式用户操作简便快捷,能快速生成所需要的场景,并且方便快捷地加入消防标记和疏散通道标记.对于图形软件,修改功能尤为重要.该软件主要是面向高层建筑的生成,只有修改功能很完善,才能灵活地生成高层建筑.通过该软件设计的数据结构,可以对每个楼层进行修改,可以对已经绘制好的建筑物单元删除,也可以对其进行坐标变换,实现对单个或多个建筑物单元同时平移、旋转、放缩.对于场景的存储,使用了数据持久化技术.具体应用了JAVA语言提供的对象序列化文件技术,将表示场景的相关对象依次存入到用户自定义的对象文件中.下次打开场景文件的时候,将文件中存储的对象依次取出并赋值给程序的相应对象中,即可恢复场景.该课题有一定的理论价值和实际价值,其应用前景已经得到公安部沈阳消防科学研究所的认可,正在进一步进展中.

目录

文摘

英文文摘

独创性说明及关于论文使用授权的说明

1绪论

1.1虚拟现实

1.1.1什么是虚拟现实

1.1.2虚拟现实技术的应用

1.2课题应用背景

2与课题相关的几种技术

2.1 OpenGL

2.2 Direct3D

2.3 VRML

2.4 JAVA 3D

2.4.1 JAVA 3D简介

2.4.2 JAVA 3D中形体的生成

2.4.3 JAVA 3D中点、线、面、体的生成

2.4.4 JAVA 3D中形体的组合

2.4.5JAVA 3D的场景图结构

2.5当前关于交互式三维图形生成软件的几个例子

2.6为什么选择JAVA 3D

3需求分析

3.1高层建筑物体库的构建

3.2用户操作界面的设计

3.3高层建筑的生成与修改

3.4高层建筑的三维显示

3.5体育场看台的设计与实现

3.6消防现场三维场景的存储

3.7自定义户型

4本课题设计方案

4.1对象分析与设计

4.2用户界面模块

4.3二维界面模块

4.3.1 二维图的绘制

4.3.2二维图的修改

4.3.3 二维图信息的查看

4.4楼房管理模块

4.5三维场景模块

4.5.1几何变换

4.5.2系统实现

4.6文件管理模块

4.6.1持久性和持久化

4.6.2对象序列化文件格式

4.6.3文件管理功能的具体实现

5运行效果

结 论

参考文献

在学研究成果

致 谢