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370

作者：

党兵

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摘要：

自二十世纪九十年代以来,虚拟现实技术(VR)一直是信息领域研究,开发和应用的热点方向之一,它在飞行仿真,交互式GIS,数字地球,信息可视化和游戏娱乐等领域都有广泛的应用.这些应用不仅要求生成高度真实感的复杂虚拟环境,而且用户要和虚拟环境进行互动,增强交互性和沉浸感.随着虚拟现实技术应用的不断深入,人们对复杂虚拟场景的真实感要求越来越高.然而虚拟场景的真实感和实时动态显示是一对矛盾,如何在提高实时性的前提下,尽可能满足视觉逼真度的要求是一个难点.虚拟场景的实时生成是虚拟现实技术中极富挑战性的课题和研究领域. 本文以北京交通大学校园场景为研究对象,对虚拟场景生成技术进行了一些研究和实验,在此基础上完成了具有交互式的虚拟校园漫游系统,总体上达到了虚拟场景实时逼真显示的效果.本文的具体研究内容如下: 1.研究和总结了虚拟场景绘制中的纹理映射,实时渲染,LOD,DOF等相关技术,并运用这些技术通过Creator对校园场景逐一进行了建模,使用边折叠技术对以上模型进行了优化,然后进行了场景整合. 2.针对Creator中使用Billboard技术生成的树木模型在近视点效果较差的问题,本文使用分形方法生成三维树木模型,并将树的图像替代模型和分形模型结合起来,初步解决了树木模型在虚拟场景中的可视化问题,以达到逼真,高速的可视效果. 3.通过Vega和Virtools设计完成了校园自动漫游和自主漫游系统,并添加了碰撞检测效果,实现了校园场景的实时漫游.系统实现了视点前进,后退,左右平移,旋转,天气变化,背景音乐开关等功能,具有良好的交互性. 4.以递进网格简化算法作为连续LOD模型的生成方法,通过为场景提供不同的LOD描述控制场景复杂度,提高了场景的渲染效率和漫游系统的真实感. 5.研究了描述不规则物体的粒子系统,并对雨雪粒子系统进行了简化,通过控制粒子的产生,活动,死亡过程,在漫游系统中实现了雨雪效果.

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关键词：

虚拟场景；分形；校园漫游；Creator；Vega；Virtools

学位级别：

硕士

DOI：

10.7666/d.y1781704

被引量：

22