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西安理工大学硕士学位论文基于图象的虚拟场景构造和漫游系统研究姓名：喻罡申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：崔杜武20020101基于图象的虚拟场景构造和漫游系统研究作者：喻罡学位授予单位：西安理工大学相似文献(10条)1.学位论文孙长勇虚拟现实中三维建模技术方法的分析与研究2004随着计算机软、硬件技术的突飞猛进，计算机图形学在各个行业的应用也得到迅速普及和深入。目前，计算机图形学已进入三维时代，三维图形在人们周围无所不在。虚拟现实(VirtualReality)、科学可视化和计算机动画已成为近年来计算机图形学的三大热门话题，而这三大热门话题的技术核心均为三维图形。建模技术是虚拟现实技术中最重要的一个技术领域。虚拟现实中的建模是目前计算机图形学中最热门的方向之一，并在各行各业中发挥着重要的作用，如建筑、军事、娱乐等。而虚拟对象的建模又是整个虚拟现实系统建立的基础，这主要包括三维视觉和三维听觉建模，而在当前的VR应用中，一般是指前者。三维视觉建模又可细分为几何建模(GeometricModeling)、运动建模(KinematicModeling)、物理建模(PhysicalModeling)、对象行为建模(ObjectBehavior)以及模型分割(ModelSegmentation)等。其中，几何建模的创建与描述，是虚拟场景造型的重点，也是计算机图形学研究的最早、最广泛的课题。本论文从计算机图形学的基本原理出发，围绕虚拟现实中建模技术这一问题领域，介绍了三维图形学的一些理论和真实感图形生成方法。具体阐述了虚拟环境建模的关键环节和技术，其中侧重研究了几何建模。重点分析研究了基于开放式三维图形库OpenGL和建模工具MultiGenCreator及3DSMAX的建模方法。在最后的分析研究过程中使用3DSMAX建模工具建立了计算机外部设备打印机模型。2.学位论文张勇三维建模在虚拟现实技术中的应用2006近年来，虚拟现实技术是十分活跃的研究领域。建模技术是虚拟现实技术中最重要的一个技术领域。虚拟现实中的建模是目前计算机图形学中最热门的方向之一，并在各行各业中发挥着重要要的作用，如建筑、军事、娱乐等。而虚拟对象的建模又是整个虚拟现实系统建立的基础，这主要包括三维视觉和三维听觉建模，而在当前的VR应用中，一般是指前者。三维视觉建模又可细分为几何建模(GeometricModeling)、运动建模(KinematicalModeling)、物理建模(PhysicalModeling)、对象行为建模(ObjectBehavior)以及模型分割(ModelSegmentation)等。其中，几何建模的创建与描述，是虚拟场景造型的重点，也是计算机图形学研究的最早、最广泛的课题。本论文以东北大学数字校园虚拟漫游系统为背景，从计算机图形学的基本原理出发，围绕虚拟现实中建模技术这一问题进行了一系列深入的研究，具体工作包括以下几方面：通过对国内外虚拟现实技术及建模方法的研究，深入探讨了基于图像建模和基于几何建模相结合的混合建模方法，并用此方法成功构建了东北大学部分道路、景观及建筑。在模型构建及东北大学虚拟校园漫游系统的设计过程中，应用了模型分割、实例化、纹理映射等技术。在建立场景数据库后，对大场景模型进行优化。研究了多种软件平台的视景仿真漫游系统的实现，利用MultiGenCreator，参与设计了东北大学虚拟校园漫游系统，成功实现系统的漫游仿真。3.期刊论文杨平利.王建国.YANGPing-li.WANGJian-guo虚拟现实的技术基础-计算机仿真2005(z1)虚拟现实是一门基于许多其他技术之上的综合性技术,如:计算机图形学、多媒体技术、仿真技术、传感器技术、计算机视觉和数据库技术等.这种综合的技术具有更强的能力,对解决一些特殊问题有很大帮助.该文介绍了虚拟现实技术和虚拟现实系统的基本概念及其特点.详细分析了计算机图形学、多媒体技术、仿真技术、传感器等技术的概念、研究内容以及对虚拟现实技术的贡献.介绍了目前虚拟现实的应用领域并给出了虚拟现实的若干应用实例.最后展望了虚拟现实技术的发展前景及目前面临的主要困难.该文通过对构成虚拟现实技术的几项基础技术的分析,以揭示虚拟现实技术的内涵及其能力.4.学位论文刘宏春三维实时虚拟现实系统引擎的研究2006本文简述了计算机图形学和虚拟现实系统的发展和实际应用前景，并阐述了一套三维虚拟现实系统引擎的构成，引擎的研究开发过程中所用到的设计方案，开发方案，遇到的问题和解决方案，以及其中涉及到的一些在虚拟现实系统中常用的概念等。首先本文阐述了引擎的总体设计方案，并对引擎的主要组成部分——代码库、工具库、文档库进行详细说明。主要是代码库中所提供的功能模块的整体架构设计和每一个模块的具体设计方案，工具库中的工具软件的设计和开发，以及在其中所设计到的一些概念、原理和技术，例如DirectX高级渲染语言、3DSMax内部数据组织形式与其插件扩展支持机制和插件开发接口等。然后本文介绍了使用引擎来开发实际三维虚拟现实系统的工作流程、适合于三维虚拟现实系统的场景数据的制作方法、制作规范和注意事项、引擎中的工具的使用方法和规范，以及数据制作过程中所设计到的一些概念。在其中还介绍了一些引擎中所用到的近年来出现的实时三维图形技术如光照图、环境反射纹理技术等等，讨论了使用引擎能够为实际项目开发所带来的益处。最后本文通过在课题研究中所制作的应用案例，初步验证了引擎的设计、功能、可复用性以及对三维实时虚拟现实系统的开发所带来的效率的提高和成本的降低。在这套引擎的研究和开发过程中，本文作者参与了引擎代码库的整体设计、部分代码(主要是图形绘制部分)的编写工作，以及引擎中的3DSMax数据导出插件的开发工作和部分文档的撰写工作。5.学位论文葛子厚虚拟现实技术实现——空中机械师虚拟现实训练系统实践2004空中机械师虚拟现实训练系统是空军某部制定的开发项目,是国内将虚拟现实技术应用于新技术装备的首次尝试.本文通过对虚拟现实技术的分析和研究,找出适合该项目的实现方法,成功地解决了虚拟现实的实际应用.本文通过对项目实际情况的分析,首先确定系统的硬件平台,包括头盔、数据手套、空间定位系统等.然后,根据已有的硬件进行软件的设计和实现,进而开发出主控系统、碰撞检测算法、实时图像生成系统和3D音响系统.6.会议论文薛晗.李迅.马宏绪基于四元数的Linux平台下虚拟现实系统研究与开发2007四元数在数学、物理学和计算机图形学中具有很高的应用价值。该文基于四元数的几何模型，研究了四元数在计机图形学中的球面线性插值和旋转应用，和在Linux平台采用Mesa3D/OpenGL实现三维动态场景的可视化仿真和实时动讨论了基于四元数的利用OpenGL开发虚拟现实系统的基本原理，介绍了虚拟现实系统中的动态环境建模技术、实时动生成技术、应用系统开发工具、多种系统集成技术等关键技术。并以基于工控机的Linux操作系统为运行平台，Mesa3D/OpenGL作为开发工具，实现一个独立运行的完整的车载捣固车动画显示虚拟现实系统。7.学位论文钟伟计算机图形学可见性算法的研究和实现2008近年来，计算机图形学技术迅猛发展，在计算机动画、虚拟现实、数码艺术、影视娱乐等领域获得广泛的应用。而这些领域的应用又反过来刺激计算机图形学的发展，朝着真实和实时的目标更进一步。为达到这一目标，良好的可见性判定算法必不可少。它只把场景中的可见模型送进渲染管道，从而减轻图形渲染系统的处理负担，正确显示场景的同时实现更快的渲染速度。随着应用需求的提高，场景的规模越来越大，速度也越来越苛刻，现阶段可见性算法研究已转向大规模场景的实时消隐判断。进入21世纪，随着消费电子类产品的发展，在诸如手机、PDA、掌上电脑之类的移动终端实现3D图形显示功能已成为必然的趋势。在功耗和性能有限的移动设备中设计实时高质量渲染的图形系统，是面向片上三维图形渲染系统研究和设计的热点。此时，可见性算法直接影响着片上图形系统的处理负担、渲染速度和功耗等，需要有合理优化的设计方案。本文从计算机图形学的可见性算法角度出发，研究在大规模场景-F的消隐技术，以及在片上三维图形渲染系统的优化实现方案。本文完成的工作内容和特色如下：1.对可见性判定算法现有主要研究成果进行综述，对其进行比较，并点明改进的大体方向。重点分析了深度缓存算法在实时消隐中的应用和面临的问题，以及各种其改进算法。2.重点研究大规模场景的分布特性，利用现有算法的优点和硬件资源，提出了一种新的适合大规模场景的可见性判定算法_--一层次遮挡平面算法，并在一个软件图形渲染引擎中实现该算法，且对算法的性能进行了测试和分析。3.研究并实现了一个传统架构下的消隐硬件模块以及一个屏幕分割算法下的图形流水线像素处理后期的硬件模块，其中涉及到层次Z缓存算法、Cache技术、瓦片光栅算法和FlipQuad反走样算法等的实现。设计考虑了片上图形渲染系统的资源、功耗和实时要求，初步探索了硬件实现的优化方案。从整体架构出发，考虑模块的最佳方案，是本文设计图形流水线像素测试后期模块的重要理由。8.学位论文徐彤用于虚拟现实系统的跟踪技术的研究2001虚拟现实(virtualReality,VR)技术是一个综合了计算机图形学、多媒体技术、计算机仿真技术、图象处理、模式识别、传感探测技术、以及心理学、生理学的综合学科领域,其应用已经函盖了产品设计制造、模拟训练、远程医疗、太空探险、教育培训、科学研究、娱乐等等各类军民领域.该课题围绕用于虚拟现实的定位系统,对地磁式三自由度头部姿态跟踪系统、六自由度电磁跟踪系统以及增强现实中的注册技术进行了研究.9.学位论文刘坚虚拟现实中三维复杂模型简化技术研究2005模型简化是计算机图形学和虚拟现实的一个核心内容，主要研究在计算机图形系统环境中对模型的表示、设计和显示。它在处理中需要进行复杂的计算，并且消耗大量的计算机资源。而且，由于计算机图形显示对于真实性、实时性和交互性要求日益增强，图形工业迈向一体化、集成化和网络化步伐也不断加快，寻求快速的模型简化技术一直是研究的热点。以几何元素删除实现模型的简化是多细节层次模型自动生成的常用方法。但由于复杂模型庞大的数据量以及模型简化复杂的计算，使得以往的LOD模型生成方法只能预先产生多个离散的简化模型，从而引起实时绘制时图形画面的跳跃。为解决这个问题，人们相继提出了渐进网格模型概念以及三维复杂模型的实时连续的多分辨率绘制技术。这种模型简化方法在快速生成模型和实时显示方面具有很大的优势。本文提出一种新颖的基于包络和三角形折叠的渐进网格生成方法和表示形式。在模型简化的整体效果方面，算法使用包络来控制模型简化的全局误差，保证了简化的整体特征。在生成包络时，本文提出了一种改进的方法来代替通用的数值计算方法，以提高包络的生成效率。在模型简化的局部效果方面，本文提出了三角形折叠和误差矩阵来共同控制模型简化的局部误差的方法，简化的速度比通常的边折叠方法和顶点删除方法更快，对简化过程中产生的空洞的三角化效果更好，使模型的局部特征得到很好的保持。在误差矩阵的设计中，算法能方便地加入颜色、纹理等属性因子，能保证在简化过程中模型的颜色、纹理等属性不失真。在简化过程中算法记录下整个模型简化过程中三角形删除的信息，并利用三角形删除与模型面片个数的对应关系，建立起渐进网格的表示形式。利用这种渐进网格表示形式我们实现了三维复杂模型的实时连续多分辨率绘制。该算法既能用于生成离散的LOD模型，又能用于生成连续的渐进网格。本算法的一个重要特点是可以根据当前视点参数产生连续的多分辨率近似模型，使得被绘制的三角网格模型的面片数目随视点的位置改变而产生连续的变化。本文对下一步的工作进行了分析并且考虑从性能的优化等方面作进一步的改进。本文的成果对工业产品原型设计、计算机动画和虚拟现实技术中所需的形体表示等图形学与可视化研究方面的问题有一定的理论和实用参考价值。10.会议论文杨平利.王建国虚拟现实的技术基础该文介绍了虚拟现实技术和虚拟现实系统的基本概念及其特