虚拟家居系统中约束求解的研究和实现

论文摘要

本文以虚拟家居设计展示系统为应用目标,以约束求解在虚拟家居设计系统中的应用为主要研究内容,系统研究了虚拟家居系统中约束求解的意义、约束的类型及对约束功能的需求;研究了虚拟家居系统中二维、三维约束定位及相关约束求解技术等。本文为约束求解在虚拟家居设计展示系统中应用提供了参考原型,基于约束求解的虚拟家居设计展示系统已经投入使用,并取得较好的效果。 主要工作和内容总结如下: 1.叙述了虚拟家居设计展示系统应用过程中约束求解的意义,描述了虚拟家居设计展示系统中的交互过程,确定了约束求解在交互过程中的位置。总结了虚拟家居设计展示系统中约束的类型,分析了系统对约束功能的需求。提出了包括“约束分析”、“约束表达”、“约束求解”的约束应用体系。 2.叙述了几何约束及虚拟家居设计中的工程约束;分析了虚拟家居设计展示系统二维约束中的几何约束的优先级,提出了基于约束的交互模型;给出了基于交互语义分析的约束算法及利用约束知识建立房间拓扑结构的算法。 3.分析和建立了系统在三维布局时的约束模型:分析了系统中三维布局时室内对象的约束关系,提出一个面向虚拟布局的中间模型和虚拟布局时室内对象的动态成组,对可能出现的约束冲突进行了分析并提出处理方法;最后给出了三维布局约束定位的具体算法。 4.作为论文前几章的实践和应用,开发了一个虚拟家居设计展示的原型系统Decorator1.0。该系统目前已经投入市场。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 虚拟家居系统中约束的含义和意义
• 1.2 相关技术研究概述
• 1.2.1 约束技术概述
• 1.2.2 交互技术概述
• 1.2.3 碰撞检测技术概述
• 1.2.4 虚拟现实技术概述
• 1.3 论文背景和研究内容
• 1.3.1 论文研究背景
• 1.3.2 论文研究内容
• 1.3.3 论文研究的基本策略
• 1.4 论文组织结构
• 第2章 虚拟家居系统中的约束分析
• 2.1 虚拟家居系统中约束的意义
• 2.2 虚拟家居系统中的约束分析
• 2.2.1 虚拟家居系统的交互过程
• 2.2.2 虚拟家居系统的功能和工作流程
• 2.2.3 虚拟家居系统中的约束分类
• 2.2.4 虚拟家居系统中二维约束的需求分析
• 2.2.5 虚拟家居系统中三维约束的需求分析
• 2.3 约束的应用体系
• 2.4 小结
• 第3章 虚拟家居系统中的二维约束求解
• 3.1 约束模型的分析和建立
• 3.1.1 几何约束的种类
• 3.1.2 虚拟家居系统中二维的物理约束
• 3.1.3 墙面交互语义分析
• 3.1.4 约束的优先级分析
• 3.2 二维约束算法实现
• 3.2.1 基于用户交互语义约束算法
• 3.2.2 利用约束知识建立房间拓扑结构
• 3.3 小结
• 第4章 虚拟家居系统中的三维约束求解
• 4.1 三维布局约束模型的分析和建立
• 4.1.1 约束信息获取
• 4.1.2 约束分析及表达
• 4.1.3 约束冲突分析及处理
• 4.2 三维约束定位的算法实现
• 4.2.1 基于包围盒的室内约束的算法描述
• 4.2.2 布局约束算法
• 4.3 小结
• 第5章 碰撞检测在约束定位求解中的应用
• 5.1 碰撞检测概述
• 5.2 基于OBB的碰撞检测方法
• 5.2.1 OBB包围盒的计算
• 5.2.2 OBB树的构造
• 5.2.3 OBB间的相交检测
• 5.2.4 基本几何元素间的相交检测
• 5.3 碰撞检测在约束定位求解中的应用
• 5.3.1 碰撞检测响应
• 5.3.2 结合碰撞检测的约束定位求解方法
• 5.4 小结
• 第6章 虚拟家居原型系统
• 6.1 引言
• 6.2 虚拟家居系统的体系结构
• 6.2.1 虚拟家居系统的整体结构
• 6.2.2 基于MVC设计模式的体系结构
• 6.3 虚拟家居系统的实现技术
• 6.3.1 虚拟家居信息建模
• 6.3.2 基于Direct3D的快速渲染技术
• 6.4 约束求解实例
• 6.4.1 二维约束定位实例
• 6.4.2 三维布局约束实例
• 6.4.3 系统整体实例
• 6.5 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A（攻读学位期间所发表的学术论文）