虚拟现实中场景建模技术研究及应用

论文摘要

近年来,随着计算机技术的高速发展、网络的普及,虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术已经成为计算机科学与城市规划、建筑设计、航天航空及军事领域中开发和研究的热点,从20世纪80年代末被人们关注以来,目前发展极为迅速,应用也越来越广泛。美国一家杂志社在评选影响未来的十大科技水平时,Internet技术位居第一,虚拟现实技术名列第二。本文首先对三维建模技术的理论、方法和技术进行了研究,改进了传统的三维建模流程,给出了三维建模优化流程,总结了三维建模优化方法。而要在限定的时间内绘制出最佳的可视化效果图,需要解决如下两个问题：一是模型简化的问题,第二是在限定的时间内选择哪个细节层次模型来进行绘制,使绘制时间既不超过限定时间又能达到最佳的可视化效果。论文之后研究了基于边折叠的模型简化方法,并对过去的算法做了改进,在简化模型的同时可以很好的保持模型的原始特征。对宗祠场景模型的绘制对象做时间估计和重要性分析,选择在限定时间内可达到最佳图像效果的模型来进行绘制。最终将该系统在虚拟殡葬场景建模中得以实现应用。最后基于3ds Max建模软件/Virtools开发平台,使用最能体现真实感、提高实时性和交互性的三维建模技术,开发了宗祠祭祀场景漫游系统,取得了良好的现实效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的,意义
• 1.2 虚拟现实发展现状和研究热点
• 1.3 论文组织结构
• 第2章 虚拟现实技术概论
• 2.1 虚拟现实技术概述
• 2.2 虚拟现实技术的特性
• 2.2.1 沉浸性
• 2.2.2 交互性
• 2.2.3 想象性
• 2.3 虚拟现实系统分类
• 2.3.1 沉浸式虚拟现实系统
• 2.3.2 增强式虚拟现实系统
• 2.3.3 分布式虚拟现实系统
• 2.3.4 桌面式虚拟现实系统
• 2.4 虚拟现实建模技术
• 2.4.1 基于几何绘制方法的建模技术
• 2.4.2 基于图像绘制方法的虚拟场景建模
• 2.4.3 几何与图像混合的虚拟场景建模技术
• 2.5 本章小结
• 第3章 虚拟场景建模技术
• 3.1 虚拟场景建模软件的选择
• 3.1.1 3ds Max简介
• 3.2 虚拟场景模型构建
• 3.2.1 虚拟场景层次结构
• 3.2.2 祭祀宗祠实体模型构建
• 3.3 场景的集成和调度管理
• 3.3.1 场景模型的集成
• 3.3.2 场景调度管理
• 3.4 场景建模优化方法的研究
• 3.4.1 结构优化
• 3.4.2 模型优化
• 4.4 本章小结
• 第4章 宗祠模型自适应LOD方法
• 4.1 宗祠场景模型中的多细节层次技术
• 4.2 LOD模型简化技术综述
• 4.3 改进的基于边折叠的LOD算法
• 4.3.1 新顶点的确定
• 4.3.2 边的折叠代价
• 4.3.3 算法的步骤
• 4.3.4 实验结果
• 4.4 限时自适应LOD实现机制
• 4.4.1 LOD模型的细节层次
• 4.4.2 宗祠场景模型限时自适应机制
• 4.4.3 基于时间估计和对象重要性的实时LOD选择
• 4.4.4 基于时间估计和对象重要性的LOD选择
• 4.5 本章小结
• 第5章 虚拟场景漫游系统的实现
• 5.1 多功能三维开发工具Virtools
• 5.1.1 Virtools可选模块介绍
• 5.1.2 Virtools的架构
• 5.1.3 Virtools 4的关键组件
• 5.2 宗祠场景漫游实现
• 5.2.1 自由漫游
• 5.2.2 自动漫游
• 5.3 本章总结
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文