基于Internet的虚拟实验室的研究与开发

论文摘要

在现代教育中,实验教学占有非常重要的地位。计算机网络技术、多媒体技术的蓬勃发展,有力地推动了网上虚拟实验和虚拟实验室的发展。本文首先详细讨论了构建基于Internet的虚拟实验室系统的各种技术解决方案,包括系统的开发技术、体系结构和总体框架。接着重点研究基于Internet的虚拟实验室的两个关键技术:虚拟场景的构建和优化技术以及用户与虚拟场景的交互技术。在前面这些研究基础上,利用VRML和Java的有机结合实现了微机安装与维护虚拟实验室仿真系统,并建立了虚拟实验室网站,用户可以通过Internet完成微机安装与维护的实验。在虚拟场景的构建和优化技术部分,研究了虚拟场景的建模技术和基于场景树的场景管理技术,在此基础上应用基于过程的场景优化方法于VRML场景中,分别对场景进行管理优化、建模优化、传输优化、绘制优化,最后再对场景进行整体优化。在用户与虚拟场景的交互技术部分,详细研究了VRML场景的事件交互机制和通过Script节点和EAI扩展交互的技术,设计了一种应用于VRML场景的快速碰撞检测系统,系统采用了效率比较高的碰撞检测算法,在不同复杂程度的虚拟场景中能够完成准确的碰撞检测。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 第一章 基于 Internet 的虚拟实验室的技术解决方案
• 1.1 系统开发技术方案
• 1.1.1 国内外主要开发技术
• 1.1.2 开发技术的比较
• 1.2 系统体系结构方案
• 1.2.1 C/S 模式
• 1.2.2 B/S 模式
• 1.2.3 B/S 模式与C/S 模式的比较
• 1.3 系统的框架结构
• 1.4 本章小结
• 第二章 虚拟场景构建和优化技术研究
• 2.1 虚拟场景的建模技术
• 2.1.1 虚拟场景建模基本方法
• 2.1.2 虚拟场景建模基本内容
• 2.2 基于场景树的场景管理
• 2.2.1 场景树
• 2.2.2 VRML 的场景管理
• 2.3 基于过程的VRML 场景优化技术
• 2.3.1 场景优化流程
• 2.3.2 场景管理优化
• 2.3.3 场景建模优化
• 2.3.4 场景绘制优化
• 2.3.5 场景整体优化
• 2.4 本章小结
• 第三章 用户与虚拟场景交互技术研究
• 3.1 VRML 场景的交互技术
• 3.1.1 VRML 场景的事件交互机制
• 3.1.2 通过Script 节点扩展场景交互
• 3.1.3 通过EAI 扩展场景交互
• 3.2 VRML 场景的快速碰撞检测系统
• 3.2.1 碰撞检测的基本原理
• 3.2.2 系统结构
• 3.2.3 Sweep and Prune 算法
• 3.2.4 层次包围盒碰撞检测算法
• 3.2.5 基本几何元素间的相交测试
• 3.2.6 实验结果分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 微机安装与维护虚拟实验室仿真系统的实现
• 4.1 三维实验场景的构建
• 4.1.1 实验场景的层次模型
• 4.1.2 实验场景中模型的构建
• 4.1.3 场景的整合与优化
• 4.2 实时交互式虚拟实验的实现
• 4.2.1 场景简单交互的实现
• 4.2.2 通过Script 节点控制VRML 场景
• 4.2.3 通过EAI 控制VRML 场景
• 4.3 本章小结
• 第五章 虚拟实验室的网站建设
• 5.1 系统的总体功能框架
• 5.2 系统的设计与实现
• 5.2.1 用户身份验证模块
• 5.2.2 网站主页
• 5.2.3 网站管理模块
• 5.2.4 留言板
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要