楼盘虚拟漫游技术及应用研究

论文摘要

虚拟漫游技术能够通过计算机生成平面效果图和三维动画所不能比拟的具有真实沉浸感的虚拟场景,可以让用户和虚拟场景间进行实时的人机交互。这个优势使得虚拟漫游技术在城市规划、房产营销、园林设计、室内设计等领域的作用越来越重要。本文首先对虚拟现实技术和虚拟漫游技术的基本概念、特征、发展历程及国内外研究现状进行了简单的介绍；接下来介绍了楼盘虚拟漫游系统的功能、模块划分以及系统的开发环境；然后详细介绍了该系统中虚拟场景（包括三维地形、天空及三维模型）的构建方法；最后提出了适应于楼盘虚拟漫游系统的快速碰撞检测算法和场景优化算法。根据大多数楼体模型的特征,提出了一种适应于虚拟楼盘漫游的快速碰撞检测算法。算法首先把场景水平映射划分网格,再根据视点所在的位置与该网格的楼体模型在xz平面上的投影进行碰撞检测比较。对于像拱门形状等特殊的楼体模型,也提出了解决方案。在分析了现有的三维场景优化技术之后,结合楼盘虚拟漫游场景的特点,提出了基于映射网格划分和对象包围盒的场景优化算法。首先根据对象所处的平面网格与视域棱锥体水平投影的空间位置关系剔除肯定不在视线范围内的对象。对于可能在视线范围内的对象,首先根据其与视点的距离选择合适的层次模型,然后获取该模型的包围盒及子包围盒并与视域棱锥体进行空间位置关系判别,选择位于视域棱锥体内的子包围盒,最后只绘制位于该子包围盒内的三角形面。本文采用Visual C++与三维图形接口OpenGL,开发了虚拟楼盘漫游系统并对快速碰撞检测算法及改进的基于映射网格划分和对象包围盒的场景优化算法进行了实验分析,实验表明,算法很好的提高了场景的渲染效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 虚拟现实技术概述
• 1.2 虚拟漫游技术概述
• 1.2.1 虚拟漫游技术国外研究现状
• 1.2.2 虚拟漫游技术国内研究现状
• 1.3 本文研究内容
• 2 楼盘虚拟漫游系统设计
• 2.1 系统的功能描述
• 2.2 系统模块的划分
• 2.3 系统开发环境
• 2.3.1 Visual C++ 6.0介绍
• 2.3.2 OpenGL介绍
• 2.3.3 3DSMAX介绍
• 3 楼盘虚拟场景的构建
• 3.1 虚拟场景漫游的建模方法
• 3.1.1 基于几何建模的虚拟场景漫游
• 3.1.2 基于图像的虚拟场景漫游
• 3.1.3 基于几何和图像混合型虚拟场景漫游
• 3.2 三维地形建模及实现方法
• 3.2.1 等高线模型
• 3.2.2 规则格网模型
• 3.2.3 不规则三角网模型
• 3.2.4 基于OpenGL实现三维地形方法
• 3.2.5 本文三维地形生成算法
• 3.3 天空生成算法
• 3.3.1 天空场景生成算法介绍
• 3.3.2 天空盒生成算法
• 3.3.3 天空盒算法的改进
• 3.4 树木构建算法
• 3.5 三维模型构建
• 3.5.1 3ds文件简介
• 3.5.2 3ds文件读取和绘制
• 3.6 三维场景的漫游控制
• 4 碰撞检测
• 4.1 碰撞检测算法综述
• 4.1.1 包围球算法
• 4.1.2 AABB包围盒算法
• 4.1.3 OBB包围盒算法
• 4.1.4 K-DOP包围盒算法
• 4.2 碰撞检测算法改进
• 4.3 算法细节
• 4.3.1 碰撞检测预处理
• 4.3.2 视点与外包矩形的碰撞检测算法
• 4.3.3 视点与三角形的碰撞检测算法
• 4.4 树木碰撞检测
• 4.5 实验结果分析
• 5 楼盘虚拟漫游场景优化
• 5.1 场景空间剖分技术
• 5.1.1 BSP树技术
• 5.1.2 四叉树技术
• 5.1.3 八又树技术
• 5.2 细节层次技术
• 5.2.1 离散细节层次技术
• 5.2.2 连续细节层次技术
• 5.2.3 视点相关的细节层次技术
• 5.3 本文的场景优化算法
• 5.3.1 算法细节
• 5.3.2 实验分析
• 6 结论和展望
• 6.1 研究总结
• 6.2 不足与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间的主要学术成果
• 致谢