移动终端上三维场景可视化的关键技术研究

移动终端上三维场景可视化的关键技术研究

论文摘要

在网络和信息化迅速发展的时代,许多城市和校园都为大众提供了三维模型,构建了虚拟地理三维交互场景。这些虚拟场景具有非常高的真实感,但却占据了很大的存储空间,要想进行流畅的浏览体验,必须使用性能相对高的计算机。随着信息化的发展,移动终端越来越普及,逐渐成为人们的必备工具。在移动终端上应用大规模的虚拟交互场景,必须突破十分有限的移动终端硬件资源。因此,在移动终端上开发三维交互场景必须以特定设备自身的特点和条件,以及用户的需求为基础,三维模型不能过于精细,同时又要保证较高程度的直观与真实性,帮助使用者更好的理解和识别环境。这就对三维模型的可视化提出了更高的要求,模型的实时消隐和动态调度成为必须。论文的主要研究内容包括:(1)三维场景优化技术。从三维模型的顶点数、面片数、贴图方式、材质和渲染等方面,对三维模型的构建方式进行探讨和分析,揭示现有场景构建方法中存在的问题,提出优化方法和策略,从而为移动端三维校园的流畅运行奠定基础。(2)三维实时消隐技术。在对模型进行优化的基础上,研究视口剔除和遮挡剔除方法,对场景进行单元格的划分,对几种遮挡剔除方法进行对比和选择,结合LOD技术,对场景中的物体进行实时消隐,主要达到了降低显存消耗的目的。(3)综合动态调度技术。结合缓存技术和异步加载技术,提出一种综合调度方法,通过视口转动调度、步态调度、加权预调度、三阶多级模型调度等方法的结合使用,达到进一步降低内存使用的目的。综上所述,论文以南京大学鼓楼校区为研究区,对校园进行移动端再现,对实时消隐技术和动态调度技术进行研发,实现在移动终端上流畅运行三维虚拟现实场景。研究结果表明,通过对三维场景的优化,有效的减小了三维引擎的负担;结合实时消隐技术和动态调度技术,充分利用有限的设备资源,最终成功研发了移动终端上的南京大学三维数字校园。

论文目录

  • 项目支持
  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 引言
  • 1.1 研究背景
  • 1.1.1 选题依据
  • 1.1.2 三维数据实时渲染研究现状
  • 1.1.3 三维数据实时调度研究现状
  • 1.1.4 三维可视化技术评述
  • 1.2 技术基础
  • 1.2.1 Java
  • 1.2.2 Eclipse
  • 1.2.3 Android
  • 1.2.4 Unity3D
  • 1.3 研究目标与内容
  • 1.3.1 研究目标
  • 1.3.2 研究内容
  • 1.3.3 技术路线
  • 1.3.4 论文组织结构
  • 第二章 实验区与三维模型
  • 2.1 实验区
  • 2.2 三维模型
  • 2.2.1 数据源
  • 2.2.2 建模技术流程
  • 2.2.3 三维模型展示
  • 第三章 三维场景优化技术
  • 3.1 场景复杂度分析
  • 3.1.1 建筑物与小品
  • 3.1.2 地形与植被
  • 3.2 场景优化方法
  • 3.2.1 几何特征简化
  • 3.2.2 纹理压缩与合并
  • 3.2.3 渲染方式调优
  • 3.3 场景影响因子及评测
  • 3.3.1 几何特征
  • 3.3.2 纹理特征
  • 3.3.3 渲染方式
  • 第四章 三维实时消隐技术
  • 4.1 视锥体消隐
  • 4.1.1 视口显示与视锥体
  • 4.1.2 锥体截面计算
  • 4.2 遮挡消隐
  • 4.2.1 单元格划分
  • 4.2.2 消隐方法选择
  • 4.2.3 消隐前后对比测试
  • 4.3 LOD消隐
  • 第五章 综合动态调度技术
  • 5.1 缓存与异步加载
  • 5.2 基本调度方法
  • 5.2.1 视口转换调度法
  • 5.2.2 步态调度法
  • 5.3 预调度
  • 5.3.1 屏幕边界缓冲
  • 5.3.2 距离加权
  • 5.4 高级调度
  • 5.4.1 三阶多级模型调度
  • 5.4.2 综合测试
  • 第六章 结论与展望
  • 附录
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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