基于VR技术的虚拟战场实时漫游系统的研究与实现

摘要

近十几年来，随着科学技术的发展，特别是计算机网络技术和虚拟现实技术的发展及应用，使得军事演习在概念上和方法上有了一个新的飞跃，即通过建立虚拟战场来训练军事人员，同时通过虚拟战场来检验、评估武器系统的性能和作战方案的优劣。虚拟战场的提出和应用推动了军事仿真演练的发展，为解决上述问题提供了新的途径，带来了希望。 本文以《××××系统仿真实验室视景仿真分系统建设项目》为背景项目，用MultiGen Creator/Vega平台，实现了对虚拟战场的真实模拟和实时漫游。首先主要介绍一下虚拟现实技术的概念和应用，虚拟漫游系统的分类和本文所采用的漫游技术方案。接下来研究了在虚拟场景的建模中，运用纹理技术实现对一些虚拟实体的建模，大大降低了建模的复杂程度。在处理动态场景过程中，提出了利用纹理技术来代替基于离散采样的数字化的方法。既大大减少了该系统对资源的占用，又提高了动态响应速度，增强了虚拟环境的真实性效果。在分形树构造模块中，介绍了传统的分形树算法思想以及算法的框架，同时针对传统分形树算法的缺点，对其进行了改进，本文使用C++语言自行定义了一个新的分形树类，实现了将分形树算法从二维到三维的扩展，实现了从用分形理论模拟三维树的构想从而解决了虚拟场景中树木随视点移动可能出现失真的问题。同时对两种算法的优劣进行了比较。其次，研究了实时漫游过程中所涉及到的主要问题，解决了模拟物体在虚拟场景中漫游时的运动视点平稳运动问题，创新性提出采用双线性插值的方法并实现了视点平稳运动的算法。其次研究了漫游方式和碰撞检测等等。然后，讲述了整个虚拟虚拟漫游系统的构建过程，同时也给出了系统漫游的效果图。在文章的最后，总结了所做工作中的不足之处和对以后工作的展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1虚拟现实的概念

1.1.1虚拟现实的基本概念

1.1.2虚拟现实技术的分类

1.1.3虚拟现实技术的关键技术和研究内容

1.2虚拟现实技术的发展与应用状况

1.3虚拟战场的提出及发展

1.4本课题的研究内容和创新点

第二章 虚拟漫游系统

2.1虚拟漫游系统的概念

2.2虚拟漫游技术的分类

2.2.1基于建模的虚拟漫游技术

2.2.2基于图像的虚拟漫游技术

2.2.3基于图形和图像混合建模的虚拟漫游技术

2.3虚拟战场漫游系统的实现方法

2.3.1系统设计目标

2.3.2系统设计任务与工作流程

第三章 几何建模技术

3.1几何建模

3.1.1对象的几何形状及其属性

3.1.2建模要求和原则

3.2 OpenFIight模型数据库

3.3纹理映射技术

3.3.1纹理映射的基本原理

3.3.2动态景物的纹理映射

3.3.3纹理的拼接

3.3.4纹理的格式要求

3.4实例化技术

3.5外部引用技术

3.6其他建模技术

第四章构造三维分形树

4.1分形理论基础

4.1.1分形的基本特性

4.1.2迭代函数系统IFS

4.1.3随机分形

4.2分形理论的应用—树的三维建模

4.2.1传统的抽象树模型

4.2.2传统的抽象树模型算法框图及实现

4.2.3改进的抽象树模型

4.2.4改进后的算法描述及框图

4.2.5改进的算法实现

4.2.6两种算法的比较

第五章 实时漫游解决方案

5.1 Vega简介

5.1.1 LynX图形界面和C程序库

5.1.2 Vega实时驱动方式

5.1.3 Vega主程序框架

5.2视点随地形平稳运动的解决方案

5.2.1视点运动的理论基础

5.2.2如何实现视点平稳运动

5.2.3双线性插值方法

5.2.4双线性插值方法流程图

5.3碰撞检测

5.3.1碰撞检测的基本原理

5.3.2 Vega中的碰撞检测

5.4碰撞响应

第六章虚拟战场的构建流程

6.1数据采集

6.2设计规划

6.3建立模型

6.3.1对建筑物的处理

6.3.2对道路的处理

6.3.3对树木的处理

6.3.4对飞机的处理

6.4处理纹理

6.5模型组合优化

6.6 Fst模型格式转换

第七章 漫游功能的实现

7.1 LynX下的预览

7.2 VC下的二次开发

7.3漫游实现效果

第八章 总结和展望

参考文献

攻读硕士期间的发表的论文及取得的研究成果

致谢