基于OPENGL的矿山场景三维模拟

论文摘要

现代计算机技术飞速发展，特别是计算机图形学在科技和生活中的应用日渐增多，但在有关矿山方面的应用还是进展相对缓慢。为了能够充分利用现有的计算机图形学技术，有必要研究如何利用该技术来更加形象具体深入的描述与矿山开发方面的有关问题。本文首先分析了三维可视化技术的发展现状，以及该技术在矿山方面的应用研究现状。指出了研究有关矿山三维可视化问题的必要性和意义。论述了如何利用VC和OpenGL来模拟出生动具体形象的三维矿山场景，使有关矿山的问题实现立体可视化，从而有助于具备不同知识结构的人们理解和交流矿山问题，加深人们对矿山的认识。提高矿山的安全生产能力和生产效率，是现代采矿科技发展的主要方向。矿山场景三维模拟研究对此有重要的意义。本着由易到难的准则，本文选取一些简单而重要的矿山场景三维模拟问题为研究重点。解决这些基础问题后，再通过组合拼接实现复杂场景模拟功能。本文着重分析了矿山场景的主要特点，然后根据这些特点建立起三维模拟的基础数据结构。通过编写程序实现了一些简单的矿山场景三维模拟效果，实现了对矿山井上场景和井下场景的部分模拟。为了能够提高程序的运行速度，采用了视域体裁剪算法。为了实现软件操作的易用性，矿山场景的组建采用了搭积木的方式，将矿山场景分解为单个独立的元件，并根据其空间位置，分成井上场景和井下场景两部分；根据场景模拟的复杂程度分为复杂模拟和简单模拟。把矿山场景分解为单独元件，有助于实现程序的自由搭建功能，从而快速实现矿山场景的三维模拟效果。在有关矿山场景模拟软件的编辑功能方面，可以方便的载入模型，并修改其位置、大小等属性，并且可以设置漫游方式为自动式漫游或交互式漫游。该矿山场景三维模拟程序能够在矿山生产和演练模拟方面起到一定的指导作用。在编写软件的过程中，记录并总结了在开发矿山场景三维可视化软件遇到的主要问题以及解决方法，并在最后对本文所做的工作做了系统的分析和总结。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.2 矿山场景三维模拟研究现状
• 1.2.1 矿山三维模拟软件发展现状
• 1.2.2 三维建模方法研究现状
• 1.2.3 三维模拟的主要应用
• 1.3 矿山场景三维模拟的意义及存在的问题
• 1.3.1 矿山场景三维模拟的意义
• 1.3.2 矿山场景三维模拟存在的问题
• 1.4 论文研究的主要内容
• 1.4.1 本文研究的整体思路
• 1.4.2 本文研究的意义
• 2 开发工具和开发语言概述
• 2.1 OpenGL 开发库概述
• 2.1.1 OpenGL 的主要特点
• 2.1.2 OpenGL 的主要功能
• 2.2 3DS MAX 概述
• 2.3 Visual C++ 概述
• 2.3.1 C++ 的主要特点
• 2.3.2 基本应用方法
• 3 计算机图形学概述
• 3.1 计算机图形学的主要内容
• 3.2 图形学的数学原理
• 4 矿山场景分析及软件功能概述
• 4.1 矿山场景组成及特点分析
• 4.2 软件的主要功能
• 5 矿山场景三维模拟软件的设计及实现
• 5.1 软件的总体设计
• 5.2 主要算法研究及实现
• 5.2.1 巷道曲面分析
• 5.2.2 选择功能的实现方法
• 5.2.3 简单巷道绘制算法
• 5.2.4 自动漫游功能实现方法
• 5.2.5 视景体裁剪
• 5.3 模型文件 3DS 加载
• 5.4 矿山场景三维模拟软件的优化
• 5.5 矿山场景的三维模拟效果
• 6 结论
• 6.1 论文总结
• 6.1.1 目标和意义
• 6.1.2 创新点
• 6.1.3 问题总结
• 6.2 矿山三维可视化研究总结
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢