基于OpenGL的虚拟场景建模技术的研究与实践

摘要

虚拟场景建模技术是虚拟现实中最关键的技术之一，在各行各业中发挥着重要的作用。一个虚拟环境的好坏主要取决于其视景生成的好坏。OpenGL作为虚拟场景建模的一个工具，已经成为三维图形构建领域的工业标准，它是一个图形硬件的软件接口，具有可移植性、高效性和实用性。
　　 本文分别对天空、地形和树木这三大常见的自然景物模型进行了研究，并实现了这三大自然景物的实例模型，包括分形地形和曲面地形的研究；分形树木算法、特殊平面树、基于图形纹理映射的树木建模和基于分形的三维树木模型的研究；以及天空盒模型和圆顶天空模型的研究，并对不同实例模型进行了仿真实验对比分析。
　　 针对分形地形算法中存在的裂痕问题，提出了基于单链表结构的改进算法，仿真实验证明其取得了较好的视觉效果；针对现有递归分形树算法存在的缺陷和不足，提出了一种基于随机分枝结构的递归分形树新算法，具有一定的通用性和更加自然美观的视觉效果，并将分形动画方法应用于此新算法，实现了摇曳的分形树。
　　 在VC++6.0和OpenGL平台下，构建了一个能够生成天空、地形和树木的场景系统，该系统具有一定的碰撞检测功能，并能进行实时漫游。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 虚拟场景建模技术研究的背景和意义

1.2 虚拟场景建模技术的发展及研究现状

1.3 论文的主要内容

1.4 论文的主要贡献

2 0penGL建模技术

2.1 0penGL绘制原理

2.2 虚拟场景中的取景变换

2.3 真实感增强技术

2.4 显示列表技术

3 地形建模技术的研究与实现

3.1 分形地形算法的研究

3.1.1 基本分形地形算法

3.1.2 随机中点位移算法的改进

3.2 曲面地形的实现与分析

4 树木建模技术的研究与实现

4.1 一种基于随机分枝结构的分形树新算法

4.1.1 基本的分形树递归算法

4.1.2 一种基于随机分枝结构的分形树新算法

4.2 基于随机分枝结构的分形树新算法的动画实现

4.2.1 摇曳的分形树动画原理

4.2.2 动态摇曳的实现与分析

4.3 树木模型建模实例及应用分析

4.3.1 基于分形算法的3D树木建模

4.3.2 一种特殊的平面树

4.3.3 基于图形纹理映射技术的树木建模

4.3.4 应用分析

5 天空模型的实现与分析

5.1 天空盒模型

5.2 圆顶天空模型

5.3 实验结果分析

6 场景系统实现

6.1 系统总体设计

6.1.1 系统设计目标

6.1.2 系统使用的软硬件平台

6.1.3 系统构成模块

6.2 实现的关键技术

6.2.1 用WIN32、MFC进行基于OpenGL编程的框架初始化

6.2.2 显示列表及纹理管理与维护

6.2.3 自然景物场景模型的建立

6.2.4 3D模型的导入

6.2.5 动态场景漫游及碰撞检测

6.2.6 光照处理

6.3 场景效果图

总结

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文及研究成果