[硕士论文] 基于Virtools的园林虚拟漫游系统研究与实现 [复制链接]

资料简介：
硕士论文-基于Virtools的园林虚拟漫游系统研究与实现，共74页，37044字

摘要

目前，虚拟现实技术在园林中的应用仅处于探索时期，但随着计算机软硬件水平的

提高和可视化技术的不断发展更新，虚拟现实技术在园林中应用的领域逐渐广阔。本文

在分析虚拟现实技术及园林景观特点的基础上，提出了一种基于软件实现的园林虚拟漫

游系统的设计方法，即利用三维建模软件 3dsmax 来进行三维场景的模拟，采用虚拟交

互平台软件 Virtools 进行场景驱动的设计方法。

本文以一个办公广场的园林设计方案为例，结合虚拟现实技术制作开发了园林三维

漫游系统。主要做了以下工作：

首先利用 3dsmax 软件对园林场景建模。建模过程中对于不同种类的实体采用了不

同的建模方式，大大降低了场景中的模型复杂度。然后研究了利用 Virtools 进行场景驱

动的设计方法。在漫游设计过程中，研究了基于界面菜单式的交互，包括帮助、虚拟场

景的展示和切换、漫游控制等功能。在视点控制方面，研究了基于鼠标和键盘的视点的

前进、后退、左右旋转、仰视、俯视等功能。在碰撞检测方面，解决了视点穿越物体或

进入地表下方等情况的问题，始终使视点和物体之间有一定的距离。在视觉特效制作方

面，研究了虚拟喷泉的制作，研究了园林虚拟场景外部天空云彩的动态模拟和太阳光晕

的的模拟，增强了场景的真实感。在研究模型显示技术的过程中，为场景提供不同的

LOD 描述来控制场景复杂度，从而提高场景的渲染效率和真实感，使漫游过程中帧率

平稳，达到良好的显示效果。最后对各种功能进行整合和测试，将数据以网页形式保存，

使人们通过网络就可以对园林作品进行浏览和操作。

实例证明，本文开发的园林虚拟漫游系统，保证了系统的显示速度，有较好的真实

感，漫游效果良好。

关键词：虚拟现实技术；园林设计; 3dsmax；Virtools

目 录

摘要....I

ABSTRACT... II

1 前言.... 1

1.1 虚拟现实技术概述.......... 1

1.2 三维虚拟场景漫游概述.. 2

1.3 研究背景及意义 .. 4

1.4 国内外研究现状... 6

1.4.1 国外的研究现状 6

1.4.2 国内的研究现状 7

1.5 虚拟交互系统实现软件.. 8

1.5.1 建模软件. 8

1.5.2 交互软件.......... 10

1.5.2.1 Virtools DEV 简介 .... 10

1.5.2.2 Virtools 的操作接口 12

1.5.2.3Virtools 中所使用的元素 .... 12

1.6 研究内容和技术路线.... 14

1.6.1 研究的主要内容......... 14

1.6.2 研究的技术路线........ 15

2 系统的总体设计.... 16

2.1 系统的功能描述. 16

2.2 系统开发平台的选择.... 16

2.3 系统实现流程..... 16

2.4 研究的软硬件条件 ....... 16

2.5 本章小结.. 17

3 系统场景的构建.... 18

3.1 构建流程 . 18

3.2 设计方案.. 18

3.3 中期建模 . 18

3.3.1 虚拟场景建模方法比较 ........ 19

3.3.1.1 几何建模技术.......... 19

3.3.1.2 基于图像的建模技术......... 19

3.3.1.3 基于几何建模和图像建模的混合建模技术 ...... 20

3.3.2 建模工作.......... 20

3.3.2.1 地形建模....... 21

3.3.2.2 建筑物建模... 23

3.3.2.3 植物建模....... 24

3.3.2.4 水体建模....... 28

3.3.2.5 环境建模....... 28

3.3.2.6 人物建模....... 28

3.4 模型格式的转换. 29

3.4.1 格式转换时的设置..... 30

3.5 本章小结.. 33

4 系统交互性的研究与实现......... 34

4.1 界面交互研究... 344

4.1.1 交互式菜单...... 35

4.1.1.1 帮助菜单....... 35

4.1.1.2 场景切换....... 35

4.1.1.3 相机切换....... 37

4.1.2 导航地图的制作......... 38

4.2 视点的控制......... 39

4.2.1 基本控制.......... 40

4.2.2 加减速... 40

4.2.3 镜头旋转.......... 41

4.3 碰撞技术研究..... 41

4.3.1 摄像机与地面的碰撞检测.... 41

4.3.2 摄像机与地上物体的碰撞检测....... 42

4.4 视觉特效.. 45

4.4.1 动态云彩的模拟 ......... 45

4.4.2 太阳光斑的模拟......... 45

4.4.3 喷泉特效制作方法..... 46

4.5 漫游系统的实时显示研究....... 48

4.5.1 细节层次模型.. 49

4.6 音响系统的创建与控制研究 .. 51

4.7 作品的发布......... 51

4.8 系统效果.. 52

4.9 本章小结 . 55

5 结论与展望. 56

5.1 研究结论 . 56

5.2 不足之处和展望 57

参考文献........ 58

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