基于X3D/JAVA的虚拟植物景观的参数化设计

论文摘要

随着虚拟现实技术和计算机图形学的发展,网络三维技术Web3D的研究越来越受到人们的关注。X3D是互联网3D图形国际通用软件标准,被定义为可交互操作、可扩展、跨平台的网络3D内容标准。X3D以XML为编码,整合了XML、Java、Java3D、 MPEG4等技术,具有强大、高效的三维计算能力、渲染质量和传输速度。论文通过虚拟植物景观的设计与实现,研究了基于X3D的三维植物模型的生成及优化方法,进而以JAVA为平台,根据X3D的XML的编码特性,通过与三维植物模型原型的交互操作,给出了参数化构建数虚拟植物景观的实现方法。论文主要研究内容包括四个部分：(1)对植物三维模型的建模方法,进行了研究比较,并基于L—系统理论提出了在X3D中构建三维植物模型的方法。(2)对X3D植物三维模型的优化建模进行研究比较,并总结出X3D模型浏览的优化方法,提高了X3D场景的运行效率。(3)在Java平台下,通过X3D SAI给出了参数化设计X3D场景的解决方案。研究了X3D语言与Java语言的交互机制,提出了X3D,Java,XML之间相互通讯的方法,同时结合SQL数据库,实现了虚拟植物景观的参数设计功能。(4)设计并实现了虚拟植物景观的参数化设计系统,结合JDBC技术和XML技术,完成了基于X3D的虚拟植物景观的参数化构建。论文研究成果为基于X3D的虚拟植物建模,X3D虚拟场景的可视化生成工具的设计与实现提供了一种有效的解决途径。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 虚拟现实技术
• 1.1.1 虚拟现实技术简介
• 1.1.2 Web3D技术
• 1.2 研究背景及意义
• 1.3 研究内容
• 1.4 论文结构
• 2 X3D技术
• 2.1 X3D体系
• 2.1.1 X3D系统特性
• 2.1.2 X3D体系结构
• 2.2 X3D语言
• 2.2.1 空间坐标体系
• 2.2.2 基本语法结构
• 2.2.3 X3D常用节点
• 2.3 X3D开发环境
• 2.3.1 X3D浏览器
• 2.3.2 X3D开发工具
• 2.4 本章小结
• 3 X3D虚拟植物模型的构建及优化
• 3.1 非程序式植物建模
• 3.1.1 三维表面植物模型
• 3.1.2 三维实体植物模型
• 3.2 程序式植物建模
• 3.2.1 植物建模的理论基础
• 3.2.2 植物建模常用方法
• 3.2.3 几种植物建模方法比较
• 3.3 基于L-系统的X3D虚拟植物建模
• 3.3.1 L-系统的算法解释
• 3.3.2 L-系统的几何解释
• 3.3.3 基于L-系统的X3D虚拟植物模型的建立
• 3.4 X3D虚拟植物模型的优化
• 3.4.1 模型优化
• 3.4.2 X3D模型浏览的优化方法
• 3.5 本章小结
• 4 基于JAVA的X3D的交互及读写方法
• 4.1 基于Java的X3D交互机制
• 4.1.1 X3D SAI
• 4.1.2 Java与X3D的交互
• 4.2 基于Java平台的X3D文件的读写
• 4.2.1 X3D文档对象的分析
• 4.2.2 Java对X3D文档的解析方法
• 4.2.3 用Dom4j对X3D文档的编程控制研究
• 4.3 本章小结
• 5 虚拟植物景观的参数化设计与实现
• 5.1 模型信息模块的设计
• 5.1.1 设计方案
• 5.1.2 模型上传模块的设计
• 5.1.3 模型管理模块的设计
• 5.2 参数化设计模块的设计
• 5.2.1 设计方案
• 5.2.2 场景模型的原型设计
• 5.2.3 可视化交互功能的设计
• 5.3 X3D文档生成模块的设计
• 5.4 系统数据库设计
• 5.5 系统实现
• 5.6 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 未来的工作展望
• 致谢
• 参考文献