基于X3D的虚拟实验平台研究与实现

论文摘要

随着虚拟现实技术的新发展和计算机网络的快速普及,虚拟实验作为一种新的实验类型越来越受到关注,成为计算机辅助教学的一个重要组成部分。近几年来,各方面的关注和需求,使虚拟实验有了较快的发展,并将拥有很好的前景。虚拟现实技术的发展带动了虚拟实验的发展,虚拟实验平台实现的生动逼真的虚拟场景、虚拟物体和人物,让用户体会到身临其境的沉浸感,享受到很好的交互性。应用到教学领域很好的促进了教学方式的改进和教学质量的提高。本文在对虚拟现实和虚拟实验等进行相关研究的基础上,对比分析了各种主流虚拟实验系统开发技术,深入研究了X3D技术的新特性和优越性。对系统开发进行了总体设计和可行性分析,制定了合理的实施方案和技术路线。对基于X3D的虚拟实验平台的研究和开发做了详细论述。虚拟实验平台开发中,3D建模的实现和系统交互功能的实现是本文的研究重点。在基于X3D的建模原理及方法方面,文中做了理论性研究和实例说明,并提出了创新性的建模方法,通过虚拟场景和虚拟仪器建模中的具体实例详细介绍了建模过程。在交互功能实现原理及方法方面,以具体的交互实例来说明了系统交互功能的实现。最终目的是开发出一套完整的具有3D交互式虚拟场景的虚拟化学实验系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的目的及意义
• 1.1.1 选题的目的
• 1.1.2 选题的意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 国外虚拟实验的发展
• 1.2.2 国内虚拟实验的发展
• 1.2.3 虚拟实验开发技术的新发展
• 1.3 虚拟实验的应用前景
• 1.4 论文的主要内容
• 第二章 虚拟实验平台开发技术研究
• 2.1 虚拟实验和虚拟仪器
• 2.1.1 虚拟实验
• 2.1.2 虚拟仪器
• 2.1.3 虚拟实验的特点
• 2.1.4 虚拟实验的发展及特性
• 2.2 虚拟实验平台开发技术研究
• 2.2.1 虚拟现实技术
• 2.2.2 VR技术的特点及分类
• 2.2.3 虚拟实验平台主流开发技术研究
• 2.3 X3D技术的创新及优势
• 2.3.1 X3D的体系结构组成
• 2.3.2 X3D的新特性及优越性研究
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于X3D的虚拟实验平台设计
• 3.1 虚拟现实系统的组成
• 3.2 基于X3D的虚拟实验平台主体规划
• 3.3 虚拟实验模块的设计方案研究
• 3.3.1 3D建模的设计方案
• 3.3.2 交互功能的实施规划
• 3.4 系统开发的技术路线
• 3.5 开发环境和工具
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于X3D的虚拟实验平台的3D建模
• 4.1 X3D开发工具的比较与研究
• 4.1.1 X3D软件开发专用工具
• 4.1.2 辅助性专业三维图形软件的选择
• 4.2 虚拟平台建模流程设计研究
• 4.3 虚拟实验平台场景建模的实现
• 4.3.1 简单建模的实现
• 4.3.2 复杂建模的实现
• 4.4 场景浏览的导航系统
• 4.5 虚拟系统的优化研究
• 4.6 本章小结
• 第五章 基于X3D的系统交互功能的研究与实现
• 5.1 VRML/X3D交互技术的对比研究
• 5.2 X3D的交互机制和交互方式
• 5.2.1 X3D的交互机制
• 5.2.2 X3D的交互方式
• 5.3 虚拟实验平台中交互功能的实现
• 5.3.1 静态交互的实现
• 5.3.2 动态交互的实现
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间公开发表论文及著作情况