基于VRML/X3D交互式虚拟旅游系统的应用研究

摘要

本课题研究的是计算机虚拟现实技术的理论、方法以及该技术在虚拟旅游中的应用。首先对虚拟现实技术作了简要介绍，VRML(VirtualRealityModelingLanguage)即虚拟现实建模语言，是一种用于建立真实世界的场景模型或人们虚构的三维世界的场景建模语言。X3D则是下一代的开放式的网络三维的标准，是VRML的更新换代，是交互三维图形的国际标准，具有平台无关性，灵活，兼容性好，安全稳定，与XML紧密结合，可以满足不同用户的需要。这一技术应用到虚拟旅游中将会有很高社会和经济意义，它取代了普通的二维动态图形、三维全景技术，使得互联网用户能在真正三维意义上的虚拟旅游环境中任意漫游、交互，获得旅游信息，从而进入一个全新的游览境界。 本文提出了虚拟旅游的系统模型设计与架构，研究了景观建模、场景交互和数据库访问等关键问题和技术。具体包括虚拟旅游系统中具有虚拟旅游实地效果的三维景观建模；具有一定构想性的、细致逼真的导航图和路线设计；完备的旅游服务信息和数据库查询系统。我们研究基于VRML/X3D，以昆明理工大学教学主楼虚拟模型具体实例的实现，验证了本文提出的虚拟旅游系统的系统模型结构方法和技术。在综合运用研究、比较分析了各种建模方法的特点之后，探索出一个适合于桌面虚拟现实系统的建模流程，即用数字相机结合基于图像的建模技术协同建立VRML虚拟模型；用inline节点功能、结合Outline3D实现VRML集成，再用VizX3D、X3D-Edit建立X3D模型及实现从VRML到X3D的转换；通过ASP结合ADO(ActiveDataObjects)数据访问模型实现数据库访问，从而使得开发基于WEB的应用系统成为可能；通过嵌入脚本编程技术，如JavaScript来实现虚拟旅游系统的交互，附加的二维图形导航系统对虚拟场景进行动态说明；使用MediaMachines的Flux及Bitmanagement的BSContact来浏览、操纵；使用普通显示器、3D图形加速卡、3D鼠标，以获得低价位的虚拟系统模型。 本文提供的模型有以下特色：将VRML/X3D技术引入了虚拟旅游系统，使其具有更逼真的旅游效果，如云彩变化、视点切换、背景音乐和解说词、汽车启动、导航图等；采用WEB数据库技术管理和访问数据库，实现ASP动态网页查询和分析；对模型进行测试和发布，实现功能的改进，得到一个比较系统、全面的构架和实例。 最后，提出了本项目的研究展望。下一步的任务是进一步把旅游场景逼真化、复杂化，包括精细贴图、更丰富的交互和更生动的动画；重点是进一步完善数据库，实现与SQL数据库结合，实现判断和分析，这是当前国内外虚拟现实研究的趋势。

目录

文摘

英文文摘

昆明理工大学学位论文原创性声明和关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1本课题的目的和意义

1.2本课题的主要研究内容

1.3国内外的研究现状

1.4本文的结构

第二章基于VRML和X3D的虚拟现实技术

2.1虚拟现实技术简介

2.2虚拟现实建模语言-VRML

2.2.1虚拟现实系统的基本构成

2.2.2虚拟现实建模语言——VRML

2.2.3下一代的开放式的网络三维的标准-X3D

2.2.4虚拟现实技术的研究现状及应用

第三章虚拟旅游系统的结构

3.1虚拟旅游背景

3.2虚拟旅游系统的分类和特征

3.3虚拟旅游系统的模型结构

3.4虚拟旅游应用系统的相关功能

第四章虚拟旅游三维场景的构建技术

4.1创建虚拟旅游场景的基本方法

4.1.1直接进行三维旅游场景文件的书写

4.1.2使用可视化编辑器来建设景观模型

4.1.3 CAD三维旅游景观建模技术

4.1.4使用其它常见的图形格式进行转换

4.1.5基于旅游风景图像建模的技术[23]

4.2虚拟旅游场景功能的实现技术

4.2.1虚拟旅游场景构建功能的实现技术

4.2.2虚拟旅游场景的多媒体效果

4.3虚拟旅游场景的浏览

4.3.1 VRML的插件

4.3.2 X3D的插件

4.3.3使用JAVA脚本程序显示

第五章虚拟旅游系统交互技术的实现

5.1通过VRML的自身交互功能来实现虚拟旅游系统的交互

5.1.1动态旅游模型的实现

5.1.2虚拟旅游场景的动画效果

5.2通过嵌入脚本编程技术来实现虚拟旅游系统的交互

5.2.1 EAI简介

5.2.2通过Script节点与外部程序的交互

5.2.3一个例子——虚拟旅游场景的导航功能

5.2.4 Java程序编译运行

第六章虚拟旅游系统对WEB数据库访问的技术

6.1站点旅游信息数据库的访问技术

6.2多维信息处理

6.3运用ASP技术访问旅游信息数据库

6.3.1建立基本ASP脚本

6.3.2建立VRML模型

6.3.3实现ASP动态查询

6.4旅游场景三维空间分析功能

第七章总结与展望

7.1全文总结

7.2研究展望

致谢

参考文献

附录 攻读学位期间论文及工作