基于OpenGL的虚拟校园漫游系统的设计与实现

摘要

本文以山东电子职业技术学院环境为虚拟空间，研究了基于几何建模的虚拟现实漫游技术。 本文共为五个部分，第一部分对虚拟现实技术进行了概括性介绍，介绍了国内外虚拟现实的研究动态，阐述了虚拟校园漫游系统的开发背景和研究意义。第二章阐述了虚拟校园漫游系统的设计，包括系统设计目标的确定、系统基本开发方案、系统功能架构的设计、系统的运行流程以及系统开发环境的选择等。第三部分对现有的虚拟场景建模技术进行了比较，选择了适合本系统的建模技术--混合建模技术，分析并给出了虚拟校园场景模型的建立及优化方案，其中主要研究了地面模型、建筑物模型、天空模型、树木模型的建立方案。第四部分在已建的校园模型基础上，为了提高虚拟校园的逼真程度，重点研究了虚拟校园漫游系统的交互功能的实现，包括交互漫游功能、自动导航功能、碰撞检测技术、拾取技术、剔出技术等，并给出了具体的实现算法。第五部分对全文的内容进行了总结，提出了进一步需要完善的方面，并对将来的研究方向进行了展望。 实验证明，本课题完成了虚拟校园漫游系统应具备的基本功能和部分提高功能，真实地再现了校园的三维景观，用户可以在三维的虚拟校园中进行自由的漫游，并可以实现一系列真实感的交互操作。 本系统的研究与实现有助于校园规划的管理，也为有关三维建模，场景漫游，交互方式、虚拟小区、虚拟城市的研究建立起示范、试验作用。

目录

声明

摘要

第1章引言

1.1课题提出的背景

1.2虚拟校园在国内外的研究现状

1.2.1虚拟校园在国外的研究现状

1.2.2虚拟校园在国内的研究现状

1.3本文主要的研究内容

1.4本文的组织结构

1.5本章小结

第2章虚拟校园漫游系统的设计

2.1虚拟校园漫游系统的设计目标

2.2虚拟校园漫游系统基本开发方案

2.3虚拟校园漫游系统功能架构

2.4虚拟校园漫游系统的运行流程

2.5虚拟漫游系统运行的软硬件环境

2.5.1系统运行的软件环境

2.5.2系统运行的硬件环境

2.6本章小结

第3章虚拟校园三维场景模型的构建

3.1虚拟场景建模技术

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)

3.1.3基于几何和图像的混合虚拟场景建模技术

3.2虚拟校园场景模型的建立

3.2.1虚拟校园场景数据信息的获取

3.2.2虚拟校园模型构建

3.2.3地形的几何建模

3.2.4天空的建模

3.2.5建筑物模型的建立

3.2.6树木的建模

3.3虚拟校园场景模型的优化

3.3.1结构调整

3.3.2消隐处理

3.3.3合理利用纹理

3.4本章小结

第四章虚拟校园漫游系统交互功能的实现

4.1交互漫游的实现

4.2智能寻路技术的实现

4.3碰撞检测功能的实现

4.4剔出技术的实现

4.5拾取技术的实现

4.6本章小结

第5章结束语

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间科研工作情况