基于VRML的湖南文理学院虚拟校园的研究

论文摘要

随着计算机技术、通信技术及其他相关技术的飞速发展,虚拟现实的仿真技术也日益成为当前研究的热点。通常传统的校园三维立体图内容单一,缺乏实体感,实用价值受到限制,而虚拟校园是将虚拟现实技术引入到“数字校园”的研究中,为校园的规划和设计提供了一种全新的手段。虚拟校园三维模型不仅能自然、真实、形象地表达现实世界的对象,而且拓展了现实校园的时间和空间维度,从而扩展其功能。本文在分析了虚拟现实(virtual Reality)技术的概念、基本特征及其在国内外发展应用情况的基础上,结合校园的具体情况,构建了基于WEB的虚拟校园系统,包括虚拟校园的三维建模、漫游、多媒体播放及实时交互,并实现了虚拟校园系统的网上发布。(1)采用图形与图像混合建模技术,实现了虚拟校园系统的三维建模,并对虚拟世界中复杂物体建模技术进行了探索,总结出了树木、花草等复杂对象建模的一般方法,分析并解决了几何体的纹理映射问题,极大地减少了场景制作的工作量。(2)以VRML与Java语言相结合作为系统的主要开发工具,利用VRML场景的两种扩展机制,实现了可供浏览的、实时交互的虚拟校园系统场景,并采用自动漫游和交互漫游两种方式进行场景漫游。(3)将多媒体技术整合到虚拟校园系统中,实现了在三维虚拟环境中多媒体课件的播放、控制。(4)利用重用和原型机制简化代码及减轻浏览器的负担等技术来实现系统的优化,总结出了一些提高浏览速度的方法,解决了大型场景的浏览速度问题。(5)采用ASP技术进行数据库的链接,将虚拟校园系统在网上发布,实现了具有真正意义的分布性、三维性、交互性、多媒体集成性和境界逼真性的虚拟校园系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 第1章 绪论
• 1.1 虚拟现实概述
• 1.1.1 虚拟现实系统的关键技术
• 1.2 虚拟现实技术的发展及国内外研究现状
• 1.2.1 国外虚拟现实技术的发展过程及研究现状
• 1.2.2 国内虚拟现实技术的研究现状
• 1.3 虚拟现实技术的应用
• 1.4 课题的目的和研究内容
• 1.5 本文的结构
• 1.6 小结
• 第2章 虚拟校园系统的分析与设计
• 2.1 系统的设计目标
• 2.2 系统的结构功能分析
• 2.3 系统的总体设计
• 2.3.1 虚拟校园漫游子系统的设计
• 2.3.2 虚拟多媒体教室子系统的设计
• 2.4 系统开发工具
• 2.4.1 虚拟现实建模语言
• 2.4.1.1 VRML的工作原理及文件结构
• 2.4.1.2 VRML的编辑器和浏览器
• 2.4.2 Java与JavaScript
• 2.4.3 利用VRML与Java结合进行系统开发
• 2.5 小结
• 第3章 虚拟校园系统的三维建模
• 3.1 系统建模的理论基础
• 3.1.1 场景的建模技术
• 3.1.2 真实感图形的绘制技术
• 3.1.3 层次细节模型生成和绘制
• 3.1.4 碰撞检测
• 3.2 系统的建模方法
• 3.2.1 利用VRML建模的方法
• 3.2.2 利用3DSMAX建模的方法
• 3.3 系统场景模型的详细实现
• 3.3.1 场景背景的设计
• 3.3.2 楼体的几何建模
• 3.3.3 植物的几何建模
• 3.3.4 其他对象的建模
• 3.4 系统总体模型的整合
• 3.5 小结
• 第4章 虚拟校园系统交互性的研究和实现
• 4.1 系统实现动画与交互的VRML节点
• 4.1.1 传感器与插补器
• 4.1.2 VRML的Script节点
• 4.1.3 动画功能的实现
• 4.2 系统中扩展VRML场景的两种机制
• 4.2.1 利用Script节点扩展VRML场景
• 4.2.2 通过EAI来扩展VRML场景
• 4.2.3 EAI与Script节点的区别
• 4.3 系统交互性的实现
• 4.4 系统漫游的实现
• 4.4.1 自动漫游的实现
• 4.4.2 交互式漫游的实现
• 4.5 利用ASP连接数据库
• 4.6 系统的优化和网上的发布
• 4.6.1 系统总体模型的性能优化
• 4.6.2 系统的网上发布
• 4.7 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的论文
• 附录B 湖南文理学院虚拟校园成果图