虚拟现实技术中的三维建模方法研究

论文摘要

虚拟现实技术是近年来在计算机领域引起广泛关注的技术。在多维信息空间中建立和谐的人机交互环境是信息技术的发展目标之一,虚拟现实技术是实现这一目标的关键技术。虚拟场景漫游是虚拟现实技术在城市规划、建筑设计和航天航空及军事技术方案演示、验证与评价方面的综合应用,它将带来相关领域应用上的革新性发展。本文研究了虚拟建模技术的特点和实现方法,确定了虚拟技术三维建模运用工具,并以西昌卫星发射中心发射场为基础建立虚拟环境,在微机平台上,研究并实现了一个中等复杂程度、具有较完整漫游功能的发射场区漫游系统。利用MultiGen Creator和Vega软件平台,开发出一个桌面型的虚拟发射场仿真系统。重点对虚拟现实建模技术方法和系统实现进行了研究。以面向虚拟现实的建模、MultiGen软件的卫星发射场建模、综合运用建模关键技术实现建模优化展开论述。作者通过对三维建模软件的比较,最终选择适合该项目的实施软件即MultiGen creator软件建立数字化虚拟卫星发射场的三维场景构建及集成调度管理。作者利用卫星发射场地图与实地拍摄单体建筑,综合场景照片,对卫星发射场进行几何建模和物理建模。建模时考虑了光照、纹理、材质等诸多因素。详细介绍了建模关键技术及优化方法。通过对改善系统性能的关键建模技术(细节层次、纹理映射、实例技术、外部引用技术)的分析探讨,同时对其独特的优秀数据库组织管理形式:层次结构视图和OpenFlight数据格式进行了分析介绍,解决了大规模复杂场景“实时性”和“真实感”的矛盾问题。建模过程使用配备图形加速卡的高档PC机及MultiGen建模软件完成。模型存入场景数据库中,以供漫游引擎进行调用。以事例为主线详细介绍了MultiGen creator的具体建模方法。生成了大场景的虚拟现实系统。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 本文研究的背景及目的
• 1.2 虚拟现实技术的研究现状
• 1.2.1 国外的研究现状
• 1.2.2 国内的研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容及意义
• 1.3.1 本文研究的主要内容
• 1.3.2 论文研究的意义
• 2 虚拟现实技术（VR）概述及理论基础
• 2.1 VR 概述
• 2.1.1 VR 基本概念
• 2.1.2 VR 与三维多媒体，仿真的区别
• 2.1.3 VR 系统的技术构成和分类
• 2.1.4 VR 系统开发的平台
• 2.2 VR 的研究内容和关键技术
• 2.3 VR 的应用
• 3 基于虚拟现实技术的大场景建模方法研究
• 3.1 本文研究的问题提出
• 3.2 大场景建模设计
• 3.2.1 大场景建模设计
• 3.2.2 大场景建模的实现方法
• 3.3 场景实体建模方法
• 3.3.1 三维实体建模方法比较
• 3.3.2 基于MUTIGEN-CREATOR 的大场景建模
• 3.4 场景大地形建模方法
• 3.5 建模主要的模块算法分析
• 3.5.1 柱面投影算法
• 3.5.2 曲线近似成直线
• 3.5.3 纹理映射原理
• 3.5.4 生成真实感三维图形的基本理论
• 4 卫星发射场虚拟现实系统的实现
• 4.1 卫星发射场虚拟系统的设计
• 4.2 卫星发射场三维建模技术路线
• 4.2.1 卫星发射场场区层次结构
• 4.2.2 卫星发射场建模技术路线
• 4.3 发射场地形建模
• 4.3.1 发射场地形建模技术路线及流程
• 4.3.2 地形转换算法的选择
• 4.3.3 发射场地形建模实例
• 4.4 发射场的实体建模
• 4.4.1 发射场实体建模的步骤
• 4.4.2 建模中常见的问题
• 4.5 发射场环境建模
• 4.6 场景模型的集成
• 4.7 场景模型优化
• 4.7.1 场景实时显示技术
• 4.7.2 场景模型的优化
• 4.7.3 模型的结构优化
• 5 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书