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1、武汉理工大学硕士学位论文基于三维虚拟现实技术的公路辅助设计研究姓名：陈军申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：杨克俭20060501武汉理工大学硕十学位论文摘要虚拟现实出现于2 0 世纪8 0 年代末，是近几年来国内外科技界关注的一个 热点，其发展也是日新月异，各种软硬件的虚拟设施更是层出不穷，同时虚拟现实不仅是作为一种技术，也是计算机辅助设计与制造( C A D ，C A M ) 的一种重要 手段，本文利用虚拟现实技术，研究了虚拟技术在公路辅助设计中的应用，为 可视化的公路设计提出了一种可行的方法。 可视化的公路设计涉及到许多知识，文中主要研究了其中的虚拟公路场景 数据管理，场景渲
2、染技术，碰撞仿真技术以及公路线形辅助计。虚拟场景中的 公路设计必然包含很多的空间数据，既有地形地物的数据，又有公路设计时产生的大量数据，在文中针对这些数据的特性研究了一种高效可行的基于视点的 管理方式。同时可视化必然会对图形处理技术有很高的要求，不仅是能正确的 显示公路场景，而且要达到逼真再现真实场景，有时甚至是实时渲染方面的要求，为了满足这些应用的需求，基于图形处理器的实时渲染技术成为了本文的个研究方 向，本文中研究的图形显示技术都是基于图形处理器的实时渲染技术。虚拟三维 场景的物理仿真是模拟现实世界不可缺少的部分，而碰撞检测更是这种仿真的 核心部分，本文研究了一种可靠的基于空间线段求交的技
3、术，为公路三维场景 提供物理仿真。以下是文章各章节的内容简介： 第1 章绪论。主要介绍三维虚拟场景技术的重要性、公路辅助设计的国内、 外研究的现状、课题的来源、课题研究的目的和意义以及论文涉及的关键技术。 第2 章虚拟三维场景核心技术。主要介绍虚拟三维场景开发的核心技术， 主要包括图形学的基础知识如向量、矩阵和四元数等，几种当前比较流行的光 照和渲染技术，O p e n G L 和D i r e c t 3 D 编程接口和着色器模型，最后简单介绍了基本物理规律的仿真。 第3 章公路线形设计技术。主要介绍公路线形设计的方法，这里涉及一些 专业的公路勘测设计技术。他们是系统中公路路线设计引擎的理论
4、基础。 第4 章系统开发详细设计。主要介绍本文作者开发的v R & R 仿真引擎的每 个模块和其中用到的一些核心技术及算法，比如用于公路设计的等高线生成算 法，三维虚拟场景中的公路平面、纵断面、横断面以及平纵横组合设计，用于 公路场景的渲染技术以及场景中的碰撞检测技术。 第5 章研究工作总结。对以上各章介绍的技术、方法进行了总结，指出其 中的新意及有待改进的地方。关键字：虚拟现实，公路辅助设计，实时渲染技术，碰撞检测亟堡堡：E 奎堂堡主堂焦丝兰A 细妇e fr t u a lr e a l i t ya p p e a r e da tm ee n do fm e1 9 8 0 s ，w h
5、i c hl sac o n c e ma n dh o tt ot h es c i e n t m cc o I I l 】叭1 1 1 i t yi nr e c e n ty e a r s n sd c v e l o p m e n ti sr 印i da n da l ls o f h a r ea 1 1 dh a r d w a r ev i r t u a lf a c i l i t i e sa r ee n d l e s s A n dv i r t u a lr e a l i t yi sn o to n l yat e c h l o l o g ya n d
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9、t h em e s i ss m d yo n eh i 曲l ye 丘e c t i v ew a y 血V i e wo f t h e s ed a t u mc h a r a c t e r i s t i c sb a s e do nt 1 1 ev i e w p o nm a n a g e m e n tw a yA t 曲I es a I l l et i n l e 廿1 ev i s u a l i z a t i o nc 趴h a v et h eV e r yl l i 曲r e q u e s ti n e V i t a b l yt om e 鲫p hp
10、 r o c e s s i n gt e c h n o l o 酗n o to n J yc a nc o 盯e c U yd i s p l a yr o a ds c e n e ，m o r e o v e rm u s ta c m e V et h el i f e l i k er c 印p e a r a n c e ，s o m e t i m e se v e ni st l l er e q u e s to f r c a l 一t i m er c n d e r i no r d e rt os a t i s 母m ed e m a n do f m e s e
11、 印p l i c a t i o n s ，t h er e a l t i m er e r l d e rt e c l H l o l o g yb a s e do nm e 鲫h j c sp r o c e s s o rb e c o m ead i r e c t i o no ft h i sm e s i sr e s e 啪h ，a l l 鲫m c a ld i s p l a yt e c l l n o l o g yw h j c h 访m i sm e s i ss t I l d i e di sr e a l t i m er e n d e rt e c
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15、u s e di n 也et h e s i si si n t r o i I u c e d C h a p t e r2 ，i n 仃o d u c i n gm ec o r et e c h n o l o g yi nt h i s 山e s i s ，i n c l u d m g 肿p h i c武汉理工大学硕士学位论文h a r d w a r c ，v e c t o rm a t h ，D i r e c t 3 D 9a n dO p e n G LA P I ，1 i 出m o d e l sa 1 1 dr c n d e rm e t h o d s A tl a
16、 s t 血灯o d u c i l l gp h y s i c se m u l a t i o nt e c h n o l o 盱C h a p t e r3 ，砷d u c i I l gt h ep m f e s s i o n a lm a dd e s i g nt e c h n o l o g yi n c l u d i n gp l a l l ed e s i g n ，v e m c a ls e c t i o nd e s i 弘a n d 仃孤s e c td e s i 口C h 印t e r4 ，p r e s e n 缸gt h ei m p l e m e n 诅t i o nd e t a i l so fm es y s 妇n T h i sc h 印t e ri n 仃o d u c e st h es y s t c ma r c h i t e c t u r eo fV R & Re n g i n e D e t a j l so fh j g l l w a yd e
