虚拟校园实时漫游系统的研究与实现

论文摘要

随着计算机性能的提高及虚拟现实(Virtual Reality, VR)技术的进步,许多高性能的三维建模软件及实时漫游计算机图形系统已被开发出来,并在相关领域得到广泛应用。借助这些软件和系统,可生成具有真实感的三维虚拟环境并实现实时漫游,实现视、听、触觉一体化。本论文以虚拟校园实时漫游系统构建为中心,在三维仿真理论及建模方法、漫游程序的交互设计及三维空间下GIS基本功能的实现等几个方面开展了研究。首先,对虚拟现实理论和技术的国内外研究现状进行总结和综述。其次,介绍了VR技术的基本概念、特征、分类和构成,对有关的三维建模及实时漫游软件技术进行了介绍之后对虚拟校园实时漫游系统建设中的三维模型优化技术、数据库结构与LOD等关键技术进行了归纳和总结。作为案例研究,对昆明理工大学虚拟校园系统建设的需求及系统的基本功能进行了分析研究,以MultiGen Creator为建模软件,以Vega为漫游平台,经过三维模型构建的数据获取、数据预处理、场景的构建、实时漫游系统的实现及GIS一些基本功能的实现完成了该大学虚拟校园实时漫游系统的构建。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 虚拟校园在国内外的研究现状
• 1.2.1 国外的研究现状
• 1.2.2 国内的研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 虚拟现实地理信息系统综述
• 2.1 虚拟现实技术
• 2.1.1 虚拟现实技术的概念
• 2.1.2 虚拟现实技术的特点
• 2.1.3 虚拟现实系统的构成与分类
• 2.1.4 虚拟现实关键技术和研究内容
• 2.1.5 虚拟现实的应用
• 2.2 VR-GIS技术
• 2.2.1 VR-GIS技术的概念
• 2.2.2 VR-GIS集成技术
• 2.2.3 VR-GIS技术的应用
• 2.3 本章小结
• 第三章 虚拟校园关键技术研究
• 3.1 基于Creator三维建模技术
• 3.1.1 MultiGen Creator概述
• 3.1.2 OpenFlight文件格式
• 3.1.3 Creator建模关键技术
• 3.2 基于Vega的仿真技术
• 3.2.1 Vega概述
• 3.2.2 Vega中类及基本功能
• 3.2.3 视景生成及视点控制
• 3.2.4 碰撞检测原理
• 3.2.5 Vega中的碰撞检测
• 3.2.6 碰撞响应
• 3.3 本章小结
• 第四章 虚拟校园场景构建和优化
• 4.1 虚拟校园构建的技术流程图
• 4.1.1 虚拟校园数据信息获取
• 4.1.2 数据预处理
• 4.1.3 虚拟校园模型的层级结构图
• 4.2 场景构建
• 4.2.1 地形建模
• 4.2.2 建筑物建模
• 4.2.3 道路建模
• 4.2.4 树的建模
• 4.2.5 动态物体的建模
• 4.3 模型优化
• 4.3.1 减少多边形数量
• 4.3.2 外部引用技术
• 4.3.3 实例化技术
• 4.3.4 模型数据的组织
• 4.3.5 建模中常见的问题
• 4.4 本章小结
• 第五章 场景漫游驱动与功能开发
• 5.1 系统的需求分析与功能设计
• 5.2 场景的漫游驱动
• 5.2.1 Vega实时驱动方式
• 5.2.2 Vega应用程序的主框架
• 5.3 漫游方式设计与开发
• 5.3.1 虚拟校园漫游方式设计
• 5.3.2 自由视点漫游方式的设计与开发
• 5.3.3 切换模式
• 5.4 环境效果显示控制
• 5.5 图形属性交互查询
• 5.5.1 实现方式
• 5.5.2 Access数据库的连接与使用
• 5.5.3 图形属性查询
• 5.5.4 属性查询图形
• 5.6 空间查询与量算
• 5.6.1 坐标查询
• 5.6.2 距离量算的实现
• 5.6.3 坡度分析
• 5.7 多通道窗口实现
• 5.8 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士期间发表论文目录