虚拟现实在核电站的应用——虚拟场景实时漫游及交互

摘要

该文所做的工作更多的是解决VR应用开发整个流程中存在的一些技术上的问题,为将来的VR系统开发做前期的研究和探索,积累一些经验.该文主要解决了VR开发中的如下一些问题:1. 虚拟大场景中模型的建立、组织和优化.模型是VR场景实时漫游及交互的基础,同时也是影响VR实时运行性能的一个重要因素,该文探讨了相关的经验心得.2. 虚拟场景实时漫游时的碰撞检测和人机交互.实现了VR场景中用户行走的逼真模拟以及用户对VR场景中对象的简单操作和交互.3. 声音的运用使VR环境更逼真,同时也可用于VR系统给用户提示音,使人机交互更友好.4. VR应用程序和数据库的连接访问.解决了在VR应用中用户对数据库中数据的查询,可以实现用户在VR场景中对设备数据库资料的获取,以及其他所需数据的访问.同时该文使用MultiGen/Vega开发了一套虚拟核电站的桌面型VR实时漫游系统,和核反应堆内部实时漫游及交互系统.两套VR系统在经过进一步的整理和细化工作后,前一套VR系统可以应用于核电站的宣传和展示,后一套可以应用于辅助培训及

目录

文摘

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第一章 绪 论

1.1 虚拟现实的基本概念

1.1.1 什么是虚拟现实[1,2,3,4,5]

1.1.2 虚拟现实系统的特征

1.2 VR实时应用与3D动画的区别

1.3 虚拟现实技术的发展历程[2,3,4]

1.4 虚拟现实系统的分类

1.5 虚拟现实技术在核领域的应用

1.6 本文研究的目的及内容

1.6.1 研究的目的和意义

1.6.2 本文VR应用开发背景

1.6.3 所做的工作

第二章 三维模型的建立、组织和优化

2.1 Creator的模型数据库结构[13,14]

2.1.1 模型定义和节点组织

2.1.2 基本节点类型

2.2 为VR应用建立三维模型

2.2.1 虚拟厂区模型

2.2.2 核反应堆模型

2.3 VR实时应用系统运行原理

2.4 模型数据库的组织

2.4.1 虚拟厂区模型的组织

2.4.2 核反应堆模型的组织

2.5 模型的优化

2.5.1 模型细节度（levels of detail，LOD）的运用

2.5.2 模型实例（instance）的运用

2.5.3 广告板（Billboard）的运用

2.5.4 纹理贴图的运用

2.5.5 网格（mesh）的运用

2.6 对象行为及状态建模

2.6.1 行为建模

2.6.2 状态建模

第三章 实时漫游及交互

3.1 Vega环境及类结构

3.2 VR开发中的类实例及相互关系

3.3 VR系统运行过程

3.4 碰撞检测的实现

3.4.1 碰撞检测原理

3.4.2 碰撞检测的具体实现

3.5 自定义行走模式

3.5.1 预置行走模式的问题

3.5.2 运动方式类的外接接口

3.5.3 自定义运动方式的实现

3.5.4 两种运动方式的切换

3.6 VR场景中对象操作

3.6.1 对象的判定

3.6.2 对象的操作

3.7 switch节点的访问和操作

3.8 屏幕文字提示的输出

第四章 声音的使用

4.1 声音模块概述

4.2 VR开发中声音的初始定义

4.3 声音的控制

4.4 声音控制条件

第五章 与数据库的连接和访问

5.1 接入数据库的方式

5.2 ODBC的访问机制

5.3 ODBC的具体实现

5.3.1 配置ODBC

5.3.2 连接到数据源

5.3.3 查询数据和数据源

5.3.4 准备执行SQL请求

5.3.5 检索返回数据

5.3.6 断开与数据源的连接

5.4 在VR应用程序中对数据库访问的具体要求

5.5 用户数据源DSN的建立

5.6 VR应用程序对数据库访问的具体实现

第六章 结论和展望

6.1 结论

6.2 展望及进一步的工作

参 考 文 献

附录一 虚拟厂区的层次结构图和掩码分类标志

附录二 核反应堆模型的层次结构图和掩码分类标志

附录三 VR开发的相关文件列表

附录四 VR应用程序使用说明

致 谢

攻读学位期间发表的学术论文

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