海洋环境虚拟现实场景建模与绘制

论文摘要

虚拟现实技术是一项新兴的综合性信息技术,它融合多种信息技术的最新发展成果,广泛的应用到了社会各个领域。中国是个海洋大国,海洋技术在国民经济中有着举足轻重的作用,其中海洋环境虚拟现实又是海洋技术中的一个新兴的先进技术。要能够很好地运用海洋环境虚拟现实技术,首先必须实现海洋场景的建模与绘制,提高海洋场景的真实度和交互性。这涉及到很多技术,如大规模地形渲染、海洋水面、水体的表现和场景的组织等,这些技术的实现要在保证实时性的同时,协调优化功能。海洋环境虚拟现实场景主要分为建模和绘制两个阶段,目前的工作也均是在这两个阶段上设计算法以提高真实感,加强交互性和尽可能减少计算量。目前针对海洋环境虚拟现实场景的建模和绘制做了许多开创性的工作,并取得了较好的效果,但仍存在一些问题需要解决。本文首先对海洋环境虚拟现实场景建模和绘制方面的常用方法进行了总结。随后是本文所采用的算法,主要是现有的算法和技术进行改进,包括对传统LOD进行改进成为分块式LOD,以加速绘制速度并使建模真实化;利用基于光线追踪原理预生成阴影,柔化阴影,增加了其真实性;采用Impostor技术来简化计算。实验结果证明本文所提出的算法在真实感和速度上均取得了比较满意的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题来源及发展概况
• 1.2 本文的主要工作
• 2 虚拟现实技术
• 2.1 人机交互界面的历史与发展
• 2.2 虚拟现实的基本概念
• 2.2.1 虚拟现实的定义
• 2.2.2 虚拟现实的关键技术及特点
• 2.2.3 虚拟现实系统的组成与功能
• 2.3 虚拟现实系统的分类
• 2.4 虚拟现实系统的应用领域
• 3 海洋环境场景建模及渲染方法简介
• 3.1 海洋环境场景建模方法简介
• 3.1.1 基于BSP 建模方法
• 3.1.2 基于Octree 建模方法
• 3.1.3 基于LOD 的地形和水面建模方法
• 3.1.4 总结
• 3.2 海洋环境场景渲染方法简介
• 3.2.1 天空云和水面的相互作用
• 3.2.2 水面和地形结合绘制方法
• 3.2.3 水体的绘制方法
• 3.2.4 前期场景绘制方法
• 4 分块式 LOD 地形与海洋绘制
• 4.1 分块式LOD
• 4.1.1 LOD 的由来
• 4.1.2 分块式LOD 地形的机理
• 4.1.3 分块式LOD 地形的应用
• 4.2 海水绘制
• 4.2.1 流体运动的两种方法
• 4.2.2 Fournier 预处理绘制海面
• 4.3 海洋场景综合绘制
• 5 场景阴影与光照技术
• 5.1 基于光线追踪的阴影生成
• 5.2 场景阴影体技术
• 5.3 水体光照效果与焦散
• 5.4 光照贴图
• 5.5 实验结果及分析
• 6 课题总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文