基于虚拟现实技术的社区场景库设计及应用

摘要

虚拟现实技术是20世纪末才兴起的一门高新的综合性信息技术。它融合了数字图像处理、计算机图形学、人工智能、多媒体技术、传感器、网络以及并行处理技术等多个信息技术,通过计算机构成三维空间,产生一种人为虚拟的环境,从而使得人们在多种感官上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉。 本文主要就虚拟现实技术在社区规划设计及应用进行研究,主要研究内容是在三维形体建模基础之上,进行形体贴图、路径计算、纹理应用和动画设计等设计,从本质上探讨三维模型的表示方式,为三维形体建模的原理提供了理论依据。通过建立社区场景数据库,为实现社区场景漫游系统提供了数据源。论文分析了虚拟现实技术中的三维形体建模技术的方法,纹理映射技术、LOD技术、从而简化模型的复杂度,提高系统的实时渲染时间和响应速度等问题。并针对虚拟场景中的各种不同类型的物体的建模方法及其数据表现方法分别进行了深入地探讨。在保证社区场景真实感的同时,极大提高三维社区场景内多目标实时显示的效率。 本文结合VRT软件讨论了建模的关键技术及社区场景数据库优化技术。在漫游系统应用的关键技术,主要探讨了建模的纹理映射技术和LOD技术。数据的优化主要讨论了如何通过调整模型数据的层级结构,减少多边形的数量,从而简化模型的复杂度,提高系统的实时渲染时间和响应速度等问题。本文提出的有关技术和方法,对三维建模和虚拟现实系统有一定的意义和可借鉴性。 最后基于VRT软件的编辑技术和实时渲染技术,以三维虚拟场景为例,描述了虚拟场景的建立流程、漫游控制等若干技术问题和动态演示结果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题的研究背景和意义

1.1.1选题的背景

1.1.2论文的研究意义

1.2虚拟现实技术国内外发展与研究状况

1.2.1国外的发展现状

1.2.2国内的发展现状

1.3论文的主要研究目的与内容

1.3.1论文的研究目的

1.3.2论文的研究内容

1.4论文的章节安排

第2章虚拟现实系统及相关技术

2.1虚拟现实系统的特性

2.2立体显示技术

2.3虚拟场景的视觉特点

2.4环境建模技术

2.4.1几何建模技术

2.4.2物理建模技术

2.4.3行为建模技术

2.5实时绘制技术

2.5.1真实感绘制技术

2.5.2基于几何图形的实时绘制技术

2.5.3基于图像的实时绘制技术

2.5.4体视函数方法

2.5.5全景图方法

2.6本章小结

第3章基于虚拟现实技术场景设计的需求分析

3.1三维社区场景设计的需求分析

3.2非功能性需求

3.2.1社区场景库的非功能需求

3.2.2社区场景库的应用需求

3.3三维场景的功能系统

3.3.1实体模型系统

3.3.2场景模型系统

3.3虚拟场景开发工具

3.3.1 Superscape VRT开发工具简介

3.3.2三维建模工具3DS-MAX

3.4本章小结

第4章社区场景库设计及三维模型的构建

4.1社区场景库的设计

4.1.1社区场景模型库

4.1.2环境模型库

4.2虚拟场景建模流程

4.3虚拟场景建模技术

4.3.1建筑物模型的构建

4.3.2树木模型的构建

4.3.3景观模型的构建

4.3.4动态模型的构建

4.4模型的纹理映射应用

4.5多层次模型对象设计

4.6模型的实时碰撞检测技术

4.7本章小结

第5章虚拟场景的应用

5.1虚拟场景漫游系统的总体设计

5.1.1漫游系统设计目标

5.1.2虚拟场景的规划

5.1.3虚拟漫游系统的运行环境

5.2虚拟场景模型在漫游系统中的应用

5.2.1构造三维虚拟场景

5.2.2三维虚拟场景的功能

5.3虚拟场景的漫游方案

5.3.1虚拟场景的布局

5.3.2虚拟场景漫游控制

5.4虚拟场景漫游系统中的关键技术

5.4.1虚拟场景的消隐处理

5.4.2虚拟场景的明暗处理

5.4.3层次细节算法

5.5虚拟场景漫游系统实现

5.5.1虚拟场景特定路线漫游

5.5.2虚拟场景交互漫游

5.6本章小结

结论

参考文献

致谢