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1、深深 圳圳 大大 学学本 科 毕 业 论 文（设计）题目: 基于基于 X3D 的虚的虚拟拟校园漫游系校园漫游系统设计统设计与与实现实现 姓名: 专业: 计计算机科学与技算机科学与技术术 学院: 计计算机与算机与软软件学院件学院 学号: 2009150396 指导教师: 职称： 教授教授 2013 年 5 月 13 日深圳大学本科毕业论文（设计）诚信声明深圳大学本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计） ，题目基于 X3D的虚拟校园漫游系统设计与实现 是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。除
2、此之外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。本人完全意识到本声明的法律结果。毕业论文（设计）作者签名： 日期： 2013 年 5 月 13 日I目目 录录摘要（关键词）.1第 1 章 绪论.21.1 研究背景及意义 .21.2 虚拟现实研究现状 .21.2.1 国外虚拟现实技术的研究现状.21.2.2 国内虚拟现实技术的研究现状.31.2.3 虚拟现实技术在虚拟校园方面的研究现状.31.3 本文研究内容 .41.4 本文章节安排 .4第 2 章 虚拟现实技术基础.62.1 虚拟现实的基本概念 .62.1.1 虚拟现实的定义.62.1.2 虚拟现实技术的基本特征.62.1.
3、3 虚拟现技术的组成.72.2 虚拟现实技术的发展及应用 .82.2.1 虚拟现实技术的发展.82.2.2 虚拟现实技术的应用.92.3 X3D 虚拟现实技术.102.3.1 X3D 简介 .102.3.2 X3D 的组成 .112.3.3 X3D 的关键技术 .112.3.4 X3D 文件结构 .122.3.5 X3D 场景 .132.3.6 X3D 常用节点 .14第 3 章 虚拟校园漫游系统总体设计.183.1 系统的需求分析与设计目标 .183.1.1 需求分析.18II3.1.2 设计目标.183.2 系统设计流程 .193.3 系统的总体结构及规划 .193.4 系统实现的软硬件环
4、境 .20第四章 虚拟校园场景设计与实现.214.1 信息的收集与处理 .214.2 校园中单个实体的场景设计 .224.2.1 地形及地面的设计.224.2.2 天空的设计.234.2.3 建筑物的设计.244.2.4 树木的设计.284.3 虚拟校园的整体拼合 .294.4 系统的测试与优化 .304.4.1 系统测试环境.304.4.2 测试结果与优化.31第五章 工作总结.345.1 总结 .345.2 进一步的工作 .34参考文献.35致谢.36Abstract（Key words）.37深圳大学本科毕业论文基于 X3D 的虚拟校园漫游系统设计与实现1基于基于 X3DX3D 的虚拟校
5、园漫游系统设计与实现的虚拟校园漫游系统设计与实现计算机与软件学院计算机科学与技术专业 学号：2009150396【摘要摘要】虚拟校园是虚拟现实技术在数字化校园中的具体应用。虚拟校园可以再现真实的校园场景，可以使那些没有机会实地参观的人获得身临其境的感受。还可以在此基础上建 立三维虚拟大学，提供相应的网上教育等，具有较高的应用价值。本文较为全面地介绍了虚拟现实技术和 X3D 技术，对虚拟校园漫游系统所涉及的技术 问题进行了比较详细的研究。本文以深圳大学为对象，以 X3D 技术为主，综合运用多种技术， 设计了校园内的多个场景，构建了办公楼、图书馆、科技楼等立体模型，经过整体拼合，最终 实现了一个虚
6、拟校园漫游系统。【关关键词键词】虚拟现实；虚拟校园；漫游系统；场景设计；X3D深圳大学本科毕业论文基于 X3D 的虚拟校园漫游系统设计与实现2第第 1 1 章章 绪论绪论1.11.1 研究背景及意义研究背景及意义随着科学技术的发展和人类的进步，人们对世界的探索越来越深入，人们对事物的认 识与了解已经不再局限于表面，更多地的是对事物多方面的接触与深入了解。然而，很多 领域的发展受到了很多条件的约束和限制，很难真正意义上实现人类的主观愿望，比如对 没有发生的事物的预测，未知结果的提前模拟等，也有对现有事物的可视化描述。这些社 会的需求摆在我们眼前，迫切需要一个能解决上述问题的有效工具，虚拟现实技术
7、正是在 这样的背景下诞生的11。虚拟现实技术一经问世，人们就对它产生了浓厚的兴趣。近几年，虚拟现实技术不但 已开始在军事、医学、教育、设计、艺术、娱乐等诸多领域得到了越来越广泛的应用，而 且还给社会带来了巨大的经济效益。因此，有关人士认为：20 世纪 80 年代是个人计算机 的时代，90 年代是网络、多媒体的时代，而 21 世纪初则将是虚拟现实技术的时代。虚拟校园是虚拟现实技术在教育领域中的一个重要应用。它是将现实中学校的教学环 境和校园的三维景观利用先进的技术在计算机中虚拟的再现出来。虚拟校园不仅能够构建 一个全三维的逼真的校园环境，还能够挂到校园网上，让远程用户下载或者直接参看。有 了虚拟
8、校园，学校的对外宣传就不再仅仅局限于文字、图片等传统的宣传方式，能够更加 直观的将学校的情况展现在用户的眼前22。虚拟校园技术对大学的对外宣传、招生就业、校容校貌的展示等具有非常重要的作用， 是校园信息化平台建设的重要组成部分。虚拟校园漫游系统可以方便浏览者直观的了解校 园；方便师生尽快的熟悉校园生活；有利于树立学校形象、提高学校知名度，吸引更多生 源；是校园文化，校容校貌的展示平台、是校园信息化建设的重要组成部分。1.21.2 虚拟现实研究现状虚拟现实研究现状1.2.11.2.1 国外虚拟现实技术的研究现状国外虚拟现实技术的研究现状美国是虚拟现实技术研究的发源地，其研究水平基本就代表国际虚拟
9、现实发展的水平。 近年来，虚拟现实在美国航空航天和军事领域的若干成功应用获得了巨大经济效益和社会 效益，促使美国进一步加大对虚拟现实技术研究的支持力度。在军事领域，虚拟现实在武器系统的性能评价和设计、操纵训练和大规模军事演习及 战役指挥方面发挥了重要作用，并产生了巨大的经济效益。美国已初步建成了一些洲际范 围的分布式虚拟环境，并将所有人操纵和半自主兵力引入虚拟的战役空间，在世界上处于 领先地位。在航天领域，美国宇航局（NASA）已经建立了航空、卫星维护 VR 训练系统，空间站 VR 训练系统，并且建立了可供全国使用的 VR 教育系统。北卡罗来纳大学（UNC）是进行 VR 研究最早的大学，他们主要研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真和建筑仿真等。深圳大学本科毕业论文基于 X3
