基于MultiGen Creator和Vega的虚拟城市仿真技术研究

论文摘要

虚拟现实技术是二十世纪末发展起来的涉及众多学科的高新技术,也是近几年来计算机图形学的研究热点。使用虚拟现实技术的城市仿真为城市、城市局部以及城市生活区、风景区等地区进行规划,建立城市的三维数字化模型、实现现状模型与规划模型的融合,并对城市环境的漫游浏览、沿线飞行,城市系统的查询、分析、评估等提供便利。数字省市、数字城镇已经成为21世纪世界各发达地区的发展战略,以及被争先抢占的科技、产业和经济的制高点之一。本文对计算机城市仿真中的场景构建技术和视景漫游技术进行了深入的研究,着重探讨了构建城市仿真系统所涉及的关键技术,并详细阐述了计算机城市仿真系统中场景的构建方法和步骤。基于对计算机城市仿真技术及实现的分析,本文给出了基于MultiGen Creator和Vega的虚拟场景仿真实现方案。详细阐述了基于MultiGen Creator的三维城市仿真场景构建技术,并对场景构建中具有代表性的模型元素,如:地形、绿化设施、道路、建筑等在构建过程中所使用的关键技术及构建方法进行了详细的阐述,给出了实施后的效果图。在完成场景构建的基础上,本文进一步对在该场景中使用Vega平台开发构建三维场景中的视景漫游程序做出了详细的阐述,并提供了基于该平台开发构建三维场景仿真程序的技术路线和实施办法。同时,在本文的工作中,针对三维场景漫游中常见的视点碰撞检测和走样问题进行了深入的研究,并在文章中给出了详细的视点碰撞检测算法及其实现和走样问题的解决方案,已通过实验验证了该方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.1.1 城市仿真简介
• 1.1.2 城市三维景观动态仿真技术的作用
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 城市仿真中使用的技术路线
• 1.4 本文研究内容和组织
• 第2章 城市仿真技术综述
• 2.1 城市仿真系统的分类
• 2.1.1 沉浸式虚拟城市系统
• 2.1.2 分布式虚拟城市系统
• 2.1.3 桌面虚拟城市系统
• 2.2 实时应用与动画的区别
• 2.3 三维图形构成
• 2.3.1 建模
• 2.3.2 加工
• 2.4 小结
• 第3章 小区及城市场景构建技术路线
• 3.1 城市仿真功能需求分析
• 3.1.1 基于图象的建模和绘制
• 3.1.2 基于几何建模的虚拟场景生成技术
• 3.2 MultiGen Creator 软件分析
• 3.2.1 Multigen 软件的特点
• 3.2.2 Multigen 操作界面简介
• 3.3 Vega 软件分析
• 3.3.1 LynX 图形界面
• 3.3.2 Vega 应用程序主框架
• 3.4 小结
• 第4章 基于Multigen 的小区场景构建
• 4.1 城市仿真中实时场景的构建
• 4.1.1 实时应用中运行系统的工作原理
• 4.1.2 渲染（Rendering）过程
• 4.2 小区场景构建
• 4.2.1 基于3D Max 和CAD 重建的小区场景构建
• 4.2.2 小区地形场景构建实现
• 4.3 小区中景物实体的模型构建
• 4.3.1 小区中道路的构建
• 4.3.2 小区中喷泉和水池的构建
• 4.3.3 小区中建筑物的构建
• 4.4 小结
• 第5章 场景集成与基于Vega 的漫游实现
• 5.1 场景模型的集成
• 5.2 虚拟现实系统的集成与漫游
• 5.2.1 视景漫游技术路线
• 5.2.2 碰撞检测算法设计与实现
• 5.2.3 走样问题
• 5.3 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目录