虚拟场景漫游系统关键技术研究

论文摘要

虚拟场景漫游是虚拟现实技术的一种重要应用形式,也是近年来计算机图形学领域的一个研究热点,被广泛应用于军事、教育、航空航天、规划设计以及娱乐游戏等领域。本论文以虚拟场景漫游关键技术为研究内容,对于促进一个地区的推广宣传、经济发展和规划建设等具有重要意义。针对虚拟场景漫游技术的仿真需求,本文在虚拟地形生成、虚拟物体建模、仿真程序设计等方面展开研究,所做的工作包括：介绍了数字地形的基本概念,从理论基础上分析了Multigen Creator软件创建地形时的参数设置原理。总结了一种基于定制灰度图创建DED数据的方法,可以通过纸质地图生成数字高程数据。研究了虚拟物体建模的关键技术,从光学原理角度对光源建模、物体材质和纹理技术进行研究,建立了物理公式参数和Creator软件工具箱中设置参数的对应关系。研究了一种基于B样条曲线的虚拟路径规划方法和一种基于粒子系统的喷泉效果实现算法。在分析了Vega Prime最小程序的基础上设计了一种基于多线程的MFC单文档Vega Prime程序设计框架,框架的基本特征是“以MFC的窗口线程为主线程,Vega Prime线程为工作线程；主线程负责用户界面控制和交互,Vega Prime线程负责虚拟场景的渲染、驱动模型行为、响应人机交互；利用Windows的消息映射机制控制线程之间的数据流”。设计了一种基于视图坐标变换和碰撞检测的虚拟物体选取方法。最后,论文基于Multigen Creator和Vega Prime软件设计实现了“某区域虚拟漫游系统”,系统运行流畅,逼真度高,交互方便,应用价值较高,从而验证了本文研究的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的目的和意义
• 1.2 虚拟场景漫游研究现状分析
• 1.3 软件介绍
• 1.3.1 Multigen Creator
• 1.3.2 Vega Prime
• 1.4 论文的研究内容与组织结构
• 第2章 数字地形建模技术研究
• 2.1 数字高程模型DEM
• 2.2 建立地形表面模型的方法
• 2.3 Creator中的地形建模
• 2.3.1 一种DED数据的获取方法
• 2.3.2 地形数据库的创建
• 第3章 虚拟物体建模技术研究
• 3.1 OpenFlight数据格式
• 3.2 可视化仿真的基本建模技术
• 3.2.1 模型结构
• 3.2.2 光照模型
• 3.2.3 模型材质
• 3.2.4 纹理映射
• 3.3 特殊物体的建模
• 3.3.1 道路的建模
• 3.3.2 公告牌技术
• 3.3.3 粒子系统的运用
• 第4章 仿真程序的设计与实现
• 4.1 VP程序设计
• 4.2 基于MFC的VP程序设计
• 4.3 交互程序设计
• 4.3.1 虚拟环境中的基本概念
• 4.3.2 碰撞检测
• 4.3.3 基于二维输入设备的交互
• 第5章 虚拟漫游系统的实现
• 5.1 系统的功能与特点
• 5.2 系统硬软件平台
• 5.3 系统结构组成
• 5.4 系统的设计实现
• 5.4.1 开发步骤
• 5.4.2 软件框架的实现
• 5.4.3 交互程序的实现
• 5.4.4 界面设计
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢