基于OGRE的虚拟校园漫游系统的设计与开发

论文摘要

自20世纪90年代以来,虚拟现实技术作为一种最为强大的人机交互技术,一直是信息领域研究开发和应用的热点方向之一。近年来,随着计算机软件和硬件技术的发展以及人们越来越认识到它的重要作用,虚拟技术在各行各业都得到了不同程度的发展,并且越来越显示出广阔的应用前景。本文从具体课题出发,构建虚拟现实漫游的系统框架,并创建实时动态渲染处理结构,同时建立虚拟漫游交互机制来完成虚拟环境与外设的双向实时控制。并且充分考虑虚拟漫游实际情况以及OGRE渲染引擎的特点,结合系统应用背景和需求,本文设计了基于OGRE的虚拟现实系统架构,主要研究内容包括:(1)基于虚拟现实漫游系统的互操作性和可重用性,设计了虚拟现实漫游系统的系统结构,包含功能明确的三个端:渲染端、网络服务端和控制端。并且渲染端封装了ORGE渲染引擎,实现了快速实时的渲染;(2)基于DSP28335完成了健身自行车与虚拟环境的智能交互控制,利用DSP的加强捕获模块ECAP捕获速度和方向信号,输入到计算机中作用于虚拟环境,实现人与虚拟环境的实时的快速的交互。根据本文所论述的原理和方法,成功设计并实现了基于微机平台的健身自行车虚拟漫游交互系统。控制平台面板可完成与网络服务平台的连接,控制信号的获取以及对应渲染终端信息的显示。实验表明,本系统能较好地模拟人在实际环境中骑车的感受,实现实时的虚拟交互。且本系统设计高度模块化,各个部分功能独立,可直接应用于其它虚拟现实交互控制系统当中,应用前景广阔。本系统后续工作将进一步完善场景对于外部设备的反馈控制,最终实现双向的智能感知和实时交互。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 课题的研究背景、来源及意义
• 1.1.1 研究的背景
• 1.1.2 课题的来源
• 1.1.3 目的及意义
• 1.2 研究内容及创新点
• 1.3 论文的组织结构
• 第2章 虚拟漫游及交互控制技术
• 2.1 国内外的研究现状
• 2.2 渲染引擎的选择
• 2.2.1 典型的虚拟漫游平台
• 2.2.2 OGRE 的特点和典型应用
• 2.3 数据交互模块的选择
• 2.3.1 单片机与DSP 器件的比较
• 2.3.2 TMS320F28335 型数字信号处理器
• 第3章 漫游系统的功能模块
• 3.1 系统的整体结构
• 3.2 服务器模块
• 3.2.1 通讯方式
• 3.2.2 数据传输格式
• 3.3 控制端功能模块
• 3.4 渲染端功能模块
• 第4章 基于OGRE 的漫游场景的设计与实现
• 4.1 OGRE 渲染引擎的应用
• 4.2 场景中结构分析
• 4.2.1 OGRE 场景结构体系
• 4.2.2 OGRE 场景渲染体系
• 4.3 场景初始化
• 4.4 渲染场景同步控制
• 4.5 碰转检测
• 4.5.1 面向对象的包围盒碰撞检测
• 4.5.2 碰撞检测的实现——OGRE 和PhysX 的结合
• 第5章 基于TMS320F28335 的交互控制的实现
• 5.1 交互控制系统的整体框架
• 5.2 交互控制系统外部数据采集系统
• 5.2.1 利用加强捕获模块采集控制信息的原理
• 5.2.2 捕获模块的配置
• 5.3 虚拟现实环境的交互控制
• 5.3.1 控制信息软件处理环境CCS v3.3 概述
• 5.3.2 控制平台控制信息的获取处理
• 5.4 交互控制信息分布式渲染的具体过程
• 5.4.1 虚拟现实交互环境的各初始化
• 5.4.2 交互控制信息的渲染
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 需要进一步研究的问题
• 6.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究生期间发表的论文