交互漫游技术在虚拟科技馆中的应用研究

论文摘要

随着互联网技术的发展,以展示教育作为其基本功能的科技馆(科技活动中心,科技博物馆)也正在由传统科技馆向数字科技馆转变,人们希望一种交互性更强的三维网页技术能够应用到虚拟科技馆中。虚拟现实(Virtual Reality)的各种技术近几十年来的巨大发展将这种虚拟空间的美好梦想变为可能,而VRML(Virtual Reality Modeling Language,虚拟现实建模语言)的出现则将实现“虚拟三维网页”的可能最终变为现实。本文首先对虚拟现实及虚拟现实建模语言VRML进行了系统的研究、探讨;其次研究基于VRML的虚拟科技馆的具体实现过程,包括两部分:虚拟场景创建,添加行为实现交互;接着在分析研究的基础上,提出了虚拟科技馆系统的设计及实现方法,即利用VRML结合3D MAX建模软件创建三维虚拟场景,并研究对建立起来的场景进行进一步优化的方案;最后介绍了如何将优化后的虚拟场景和现有的HTML网页(即二维网页)相结合,包括:将三维虚拟场景嵌入到现有的二维网页中以及三维虚拟场景与二维网页相链接,从而最终实现三维网页的方法。总之,在数字科技馆的构建过程中,根据展示的需要,要建立适合于展示的虚拟场景。有了丰富的虚拟交互场景,数字科技馆将对浏览用户具有更大的吸引力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 本文的组织结构
• 1.5 本章小结
• 2 理论基础与技术背景
• 2.1 虚拟现实系统概述
• 2.1.1 虚拟现实系统的定义
• 2.1.2 虚拟现实系统的特点
• 2.1.3 虚拟现实系统的分类
• 2.1.4 虚拟现实系统的结构
• 2.2 VRML 技术框架
• 2.2.1 VRML 的发展历程
• 2.2.2 VRML 的工作原理
• 2.2.3 VRML 的节点
• 2.2.4 VRML 中的事件和路由
• 2.2.5 VRML 脚本语言
• 2.2.6 VRML 与HTML 的通信
• 2.3 本章小结
• 3 虚拟场景的交互技术
• 3.1 概述
• 3.2 虚拟场景的交互漫游
• 3.2.1 交互漫游的基本原理
• 3.2.2 交互漫游的实现流程
• 3.3 虚拟场景中实体间的碰撞检测
• 3.3.1 碰撞检测的基本方法
• 3.3.2 基于二叉树结构层次包围盒的碰撞检测算法
• 3.4 本章小结
• 4 虚拟科技馆交互漫游系统的设计
• 4.1 开发环境
• 4.2 系统开发原则
• 4.3 系统需求分析
• 4.4 系统总体框架设计
• 4.4.1 系统结构设计
• 4.4.2 服务器端处理流程设计
• 4.4.3 客户端处理流程设计
• 4.5 本章小结
• 5 虚拟科技馆交互漫游系统的实现
• 5.1 科技馆虚拟场景的实现
• 5.1.1 虚拟场景的创建流程
• 5.1.2 编程创建虚拟场景
• 5.1.3 科技馆虚拟场景的漫游
• 5.1.4 科技馆虚拟场景的交互
• 5.2 科技馆虚拟场景的优化
• 5.2.1 减少场景规模的优化方法
• 5.2.2 提高渲染速度的方法
• 5.3 科技馆场景在Web 上的发布
• 5.3.1 科技馆场景运行环境
• 5.3.2 VRML 插件作为内嵌插件的实现
• 5.3.3 VRML 插件作为全屏插件的实现
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录