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视景可视化及漫游技术的研究与实现

作　者: 张宏
导　师: 宋萃娥
学　校: 东北大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 视景可视化虚拟现实 Creator Vega 可选路径漫游技术
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

虚拟现实技术(Virtual Reality)是20世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术。而视景可视化仿真则是虚拟现实的一种表现形式,它实时的三维空间表现能力、自然的人机交互式操作环境以及给人带来的身临其境感受,将从根本上改变人与计算机之间枯燥、生硬和被动的现状,使人能以视、听、触等人类习惯和自然的方式来感受和认识计算机生成的虚拟世界,促进人与环境的交流,从而更深入地开发人类的智慧。这就是三维实时校园漫游技术的魅力,应该是未来校园规划的发展方向。数字校园在“数字城市”的环境下提出的概念,是数字城市的重要组成部分。虚拟校园是虚拟现实技术在数字校园建设的具体应用,近年来也成为了最受瞩目的研究内容之一,因此对虚拟校园的研究具有相当重要的理论意义和现实价值。本文在分析了视景可视化技术发展及应用情况的基础上,重点研究了视景仿真理论知识与场景生成技术、模型数据库优化技术和人机交互技术如碰撞检测技术等,基于Creator/Vega平台,编写了可选路径的漫游程序。本课题首次提出可选路径的漫游技术,并将其应用到可视化校园场景当中。并首次将人机工程学理论与可视化校园的漫游相结合,使可视化校园更具理论与实际意义。论文的主要研究内容是：首先,考虑到三维视景可视化校园漫游的现实意义,结合实际情况,进行设计并提出了设计方案,给出了设计流程图。运用现有的Google Earth软件获得校园准确的尺寸数据、灵活运用纹理映射技术、外部引用技术、billboard广告牌技术、模型数据库优化技术等三维建模关键技术,完成三维模型的构建,然后在Vega/Lynx界面对三维模型进行仿真,最后应用VC/MFC框架,实现仿真过程的编程,基本实现了固定路径的漫游与自由漫游。本课题以一台小汽车为主角,观察者跟踪小汽车,最后实现了对三维视景的浏览和关于可选路径漫游技术的开发。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 视景仿真  10
  1.2 虚拟现实技术  10-15
    1.2.1 虚拟现实技术的广泛应用  11-13
    1.2.2 虚拟现实技术表现手段与其它形式的比较  13-14
    1.2.3 国内外研究概况和发展趋势  14-15
  1.3 视景可视化仿真与虚拟现实技术的关系  15
  1.4 校园三维视景可视化及漫游的研究意义  15-16
    1.4.1 从人机工程学角度看  15-16
    1.4.2 结合实际来看  16
  1.5 论文主要研究内容  16-18
第2章可视化基本框架与开发  18-27
  2.1 可视化的实现  18-19
    2.1.1 实体建模  18-19
    2.1.2 数据驱动  19
  2.2 需求的分析  19
  2.3 视景仿真的实现  19-21
    2.3.1 基于建模的视景仿真  19-20
    2.3.2 基于图像的视景仿真  20-21
    2.3.3 基于图形与图像混合的视景仿真  21
  2.4 视景仿真的关键技术  21-22
  2.5 需求环境  22-23
  2.6 建模前的准备工作  23-24
  2.7 开发流程图  24-27
第3章三维视景生成技术  27-46
  3.1 树木建模技术  27-28
  3.2 OPenFlight模型数据库  28-29
  3.3 纹理映射相关技术  29-32
    3.3.1 二维纹理映射基本原理  30
    3.3.2 建立纹理映射  30-31
    3.3.3 几何纹理映射技术  31
    3.3.4 三维纹理映射技术  31-32
  3.4 纹理映射的应用  32-35
    3.4.1 一般纹理映射  32-33
    3.4.2 透明纹理映射及应用  33
    3.4.3 半透明纹理映射及应用  33-34
    3.4.4 有关透明纹理的处理  34-35
  3.5 实例化技术  35-38
  3.6 实时消隐技术  38-39
  3.7 外部引用技术  39-40
  3.8 LOD(Levels of Detail)技术  40-43
  3.9 DOF技术  43
  3.10 特殊需求的建模  43
  3.11 模型数据的优化技术  43-46
    3.11.1 减少多边形数量  44
    3.11.2 调整模型数据库层级结构  44-46
第4章视景仿真综合应用与开发  46-59
  4.1 图形界面介绍  46-48
  4.2 基本功能与核心模块  48-50
  4.3 应用程序的实现架构  50-51
  4.4 校园三维视景可视化开发  51
  4.5 自由漫游  51-53
  4.6 键盘交互式漫游技术  53-54
  4.7 固定路径的漫游的实现  54
  4.8 可选择路径的漫游技术  54-55
  4.9 碰撞检测  55-59
    4.9.1 碰撞检测处理流程  56-57
    4.9.2 Vega中的碰撞检测方法  57-58
    4.9.3 碰撞检测使用TRIPOD方法配置过程  58-59
第5章三维视景漫游的实现  59-73
  5.1 数据获取方式  59-60
    5.1.1 Google Earth的应用  59
    5.1.2 数码相机采集纹理  59-60
  5.2 建模及模型优化  60-65
    5.2.1 建筑物建模及优化  60-63
    5.2.2 非建筑物建模及优化  63-65
  5.3 实时三维视景可视化漫游的实现  65-68
    5.3.1 简单的图形界面设置  65-66
    5.3.2 后视镜效果  66-67
    5.3.3 Top_view通道的加载  67-68
  5.4 VC/MFC框架下二次开发  68-73
第6章结论与展望  73-74
  6.1 结论  73
  6.2 展望  73-74
参考文献  74-76
致谢  76

视景可视化及漫游技术的研究与实现

内容摘要

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