基于X3D的虚拟校园交互式漫游系统

论文摘要

虚拟校园是虚拟现实技术在数字化校园中的具体应用。虚拟校园再现真实校园的景观,使人们通过虚拟现实设备,可以在计算机上进行漫游,规划设计校园场景,还可以在此基础上建立三维虚拟大学,提供相应的网上教育等。通过虚拟校园,可以使那些没有机会实地参观的人获得身临其境的感受。本文对虚拟校园漫游系统所涉及的技术问题进行了比较系统的研究,并在微机环境下,以X3D标准结合3DSMAX的方法,实现了一个室外的、强调人机交互的北京服装学院交互式漫游系统。全文主要在以下三方面进行了研究与探讨:1.建造具有真实感的虚拟三维场景是整个系统的基础工作,本文利用3DS MAX和X3D进行三维虚拟校园的构建。2.由于X3D文件的大小决定了它在网上的传输速度和装入内存后的浏览速度,所以在创建场景的同时必须考虑对场景的优化,为提高场景的浏览速度,本系统采用了多种优化X3D文件的策略,达到了减小文件容量和加快浏览速度的目的。3.本文不仅利用X3D人机交互机制实现了在漫游过程中对虚拟实体进行操纵的基本功能,而且还利用VB.NET语言和ACCESS数据库实现了功能更强大的虚拟校园交互功能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及研究意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究内容和创新点
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 论文的创新点
• 1.4 论文的章节安排
• 1.5 本章小结
• 第2章 论文研究的理论基础
• 2.1 从VRML97 到X3D
• 2.2 X3D
• 2.2.1 X3D 简介
• 2.2.2 X3D 的关键技术
• 2.2.3 X3D 程序的开发环境
• 2.2.4 X3D 运行环境
• 2.2.5 场景图
• 2.2.6 常用的节点
• 2.3 图形学基础
• 2.3.1 图形的三维几何变换
• 2.3.2 3D 流水变换管线
• 2.3.3 纹理映射
• 2.4 本章小结
• 第3章 系统总体设计
• 3.1 系统的需求分析与设计目标
• 3.2 系统设计流程
• 3.3 系统实现的软硬件环境
• 3.4 本章小结
• 第4章 虚拟校园场景建设的详细设计
• 4.1 信息的收集与处理
• 4.2 校园中单个实体的场景建设
• 4.2.1 基于天空盒算法的天空实现
• 4.2.2 基于点光源和平行光源的灯光实现
• 4.2.3 基于摄像机变换的视点设置
• 4.2.4 多种方法实现学校建筑的构建
• 4.2.5 基于公告板原理的树木和雕塑的建设
• 4.2.6 背景音乐的实现
• 4.3 虚拟校园的整体拼合
• 4.4 本章小结
• 第5章 虚拟校园交互功能的详细设计
• 5.1 场景的直接交互功能
• 5.1.1 操场大门的开与合
• 5.1.2 建筑物的信息提示
• 5.1.3 路灯的开与关
• 5.1.4 公路上车辆的行驶
• 5.2 场景的间接交互功能
• 5.2.1 建筑物的搜索及定位
• 5.2.2 视点的连续变化
• 5.2.3 单个建筑物的观察
• 5.2.4 天气的变化
• 5.2.5 季节的变化
• 5.3 本章小结
• 第6章 系统的测试与优化
• 6.1 系统测试环境
• 6.2 系统测试及结果分析
• 6.3 系统优化
• 6.4 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢