三维虚拟校园的设计与实现

论文摘要

随着计算机技术、通信技术和其他相关技术的快速发展,信息的可视化技术成为新的应用发展方向,基于虚拟现实的仿真技术(简称VR)日益成为国内外计算机学术界当前研究的热点,它利用计算机构建出一个与现实环境十分逼真的交互环境,使用户可以沉浸在虚拟环境中,同时通过人机接口,实现用户与虚拟环境直接交互。三维场景漫游系统在沉浸感、交互性与实时性方面的综合效果优势是传统二维效果图及二维和三维动画技术所无法比拟的。虚拟现实技术作为信息科学的一门新兴学科,以其特有的优势在多个领域有着极为广泛的应用,例如:教育、地理信息系统、工程设计、军事、城市规划、旅游、娱乐、医学等领域,当前它与网络、多媒体并称为21世纪最具应用前景的三大技术。本文将虚拟现实技术引入“数字校园”的研究中,分析了虚拟现实技术在国内外发展及应用情况的基础上,结合汕头大学校园的具体情况,提出了一种基于3DRC、SketchUP和Virtools三种工具的三维虚拟校园漫游系统的解决方案,实现了具有虚拟现实特点的视景仿真系统。具体研究内容主要包括三维虚拟校园场景数据库的构建和互动三维场景系统的设计与实现两大部分。前者主要包括:利用3DRC模型重构工具重构了汕头大学主要建筑物的三维模型,并对三维模型进行整合、贴图、格式转换等处理,最终转换成场景系统识别的文件格式;利用3DSMax建模工具设计了汕头大学地表结构;完成场景需要的其它素材的设计;最后导入并调整各种素材,构建了整个场景数据库。后者主要是利用Virtools工具强大的实时3D环境虚拟实境编辑功能,设计和开发了互动三维场景系统,构建了由Wii Remote、键盘和鼠标三种输入控制方式控制的汕头大学三维虚拟校园系统,实现了虚拟场景的三维查询、三维飞行和三维漫游三种功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出及研究意义
• 1.1.1 课题的提出
• 1.1.2 研究的意义
• 1.2 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 研究内容
• 1.4 组织结构
• 第二章 背景技术介绍
• 2.1 基于三维模型的软件工具
• 2.1.1 3DRC概述
• 2.1.2 SketchUp概述
• 2.1.3 Autodesk 3D Studio max软件概述
• 2.2 实时3D环境虚拟实境编辑软件Virtools
• 2.3 Wii
• 2.4 本章小结
• 第三章 三维虚拟校园场景数据库的构建
• 3.1 系统架构
• 3.2 三维模型重构
• 3.2.1 相机定标
• 3.2.2 特征点提取
• 3.2.3 三维数据计算
• 3.2.4 三维模型重构
• 3.3 三维模型处理
• 3.4 模型文件格式的转换
• 3.5 地表结构的制作
• 3.6 标签的设计
• 3.7 整个场景的构建
• 3.8 本章小结
• 第四章 互动三维场景系统的设计与实现
• 4.1 系统总体设计
• 4.2 系统功能实现
• 4.2.1 三维查询功能的实现
• 4.2.2 三维飞行功能的实现
• 4.2.3 三维漫游功能的实现
• 4.3 系统的集成
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统结果分析
• 5.1 系统总体介绍
• 5.2 鼠标键盘控制模式
• 5.3 Wii Remote控制模式
• 5.4 本章小节
• 第六章 结语
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢