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1、浙江科技学院本科毕业设计论文 虚拟校园漫游系统的设计与开发 2007届毕业设计(论文)论文题目：虚拟校园漫游系统的设计与开发学院 :信息与电子工程学院专业 : 教育技术学_ 班级 :_ A2_学号 : _学生姓名 : _指导教师 : _ 二七 年 五 月II承诺书我谨在此郑重承诺：本毕业设计（论文）是本人在指导老师指导下，独立撰写完成的。凡涉及他人观点和材料，均依著作规范作了注释。如有抄袭或其他违反知识产权的情况，我愿接受学校处分。承诺人（签名）：2007年 6 月2日摘 要虚拟校园是基于地理信息技术、虚拟现实技术和计算机网络技术等高新技术，将校园地理信息和其他校园信息相结合，以虚拟现实场景界
2、面实现校园景观及信息的浏览查询，并可上载到计算机网络和提供远程用户访问。虚拟校园提供了校园景观及设施最直观的表现形式，方便了用户对校园信息的访问，促进了大学的建设和远程教学的发展。建立简单易行的现实感强的虚拟校园漫游便成为对大学校园虚拟化的目标。而VRML和3D MAX等相关软件也为虚拟校园提供了技术上的支持。本文的研究目的是设计并开发一个虚拟校园漫游系统，作者通过阅读大量国内外相关文献资料，深入地研究了虚拟现实技术和现有构造三维场景的语言，在此基础上，确定了基于VRML及浏览器插件技术的虚拟现实系统架构方案。首先，以虚拟场景构造的流程为线索，采用3Dstudio Max和VRMLPad实现虚
3、拟场景对象的建模；针对建筑物建模的复杂度和真实感问题，提出了建筑物二次建模方法；其次，探讨了虚拟校园场景的交互。在此基础上实现了视点控制和动画交互。第三，在系统设计开发的末尾阶段，讨论对虚拟校园漫游系统的优化方法。通过碰撞检测、层次细节技术、纹理映射等技术方法优化系统。除此之外，还探讨了系统的整体构架、系统的开发流程、模型纹理贴图以及纹理贴图对场景外观的巨大作用。最后综合以上研究工作，设计并实现了一个基于VRML技术的虚拟校园系统。关键词：虚拟校园、虚拟现实（VR）、漫游、建模、纹理贴图、交互设计 IVirtual Campus Roaming System Design and Implem
4、entationABSTRACTVirtual Campus is based on GIS technology, virtual reality technology and computer network technology and other high-tech, to the campus of geographic information and other campus information combined a virtual reality interface scene Campus landscape and browse information inquiries
5、, can upload computer networks and provide remote user access. Establish simple sense of reality-the virtual campus will be roaming the campus of the University targets of virtual. VRML 、 3D MAX and related software such as virtual campus for providing technical support. The purpose of this study is
6、 to design and develop a virtual campus roaming system The author at home and abroad through a lot of reading relevant documents, in-depth study of virtual reality technology and the existing structure of the language of 3D scenes, on this basis, determined based on VRML and browser plug-in technolo
7、gy of virtual reality system architecture program. First, the virtual scene tectonic processes for clues 3Dstudio Max and using the virtual scene VRML Pad object modeling; Building Modeling against the complexity and realism, the second building modeling; Secondly, explore the virtual campus scenes
8、interactive. Achieve viewpoint control and interactive animation. Third, the system design and development phase to the end, the discussion of virtual campus roaming system optimization. Through collision detection, levels of detail, texture mapping system optimization techniques.In addition, the sy
9、stem also discussed the overall framework for the system development process, Model texture mapping and texture mapping appearance on the scene of tremendous role. Finally, design a virtual campus roaming system.Keywords：Virtual campus、Virtual reality (VR)、 Roaming、Modeling、Texture Mapping、Interacti
10、ve Design 目 录摘 要IABSTRACTII第一章 绪 论11.1 引言11.2虚拟现实技术概述11.3虚拟现实技术的定义和特征41.4本文的主要工作51.5论文的主要结构6第二章 系统总体设计72.1系统的总体结构72.2开发工具82.3系统开发流程11第三章 虚拟校园场景建模133.1场景建模133.2场景对象优化193.3场景外观213.4本章小结24第四章 虚拟校园漫游系统的交互254.1VRML传感器节点简介254.2虚拟校园漫游系统的交互264.3虚拟校园漫游系统的视点控制284.4本章小结29第五章 虚拟校园漫游系统的优化3051 碰撞检测技术3052层次细节技术305
11、3 纹理映射技术3154 场景消隐技术3155文件编辑环节的优化325.4本章小结33第六章 总结与展望34参考文献35致 谢36附录1虚拟校园漫游系统的部分场景图37第一章 绪 论1.1 引言虚拟现实技术（Virtual Reality,简称VR）是20世纪末兴起的一门崭新的综合性信息技术。它融合了数字图象处理，多媒体技术，传感器等一系列新兴技术，利用计算机生成虚拟的环境，并可以进行交互和仿真。人们将虚拟现实技术看做是仅次于互联网的改变世界的未来的重要技术。当代科学技术的发展以及人们为了适应未来信息社会的需要,必须提高人与信息社会的接口能力，提高人对信息的理解能力。人们不仅要求通过打印输出在
12、外部去观察信息处理的结果，还要求能通过人的视觉、听觉、触觉以及形体、手势或者口令等参与到信息处理的环境中去，从而获得身临其境的体验1。虚拟现实技术是一种计算机界面技术。是一种先进的计算机用户接口。它通过给用户提供诸如视觉、听觉、触觉等各种直观和自然的实时交互手段，最大限度的方便用户的操作，提供用户对一些事物真实的感受。虚拟现实实时的三维空间表现能力，人机交互的工作环境，以及给人带来的身临其境的感受，改变了人与计算机的枯燥、生硬的现状。人们过去只能从计算机系统外部去观察处理的结果，现在已能够沉浸到计算机系统所创造的环境中；过去只能通过键盘、鼠标、麦克风与计算机环境中的单维数字信息交互，现在已能够
13、利用多种传感器与多维化的信息空间发生交互。目前，虚拟现实技术在应用方面的研究非常的活跃，涉及的领域非常的广泛，也充分显示出其良好的发展前景。如在军事、机械设计方面、医疗、教育、娱乐等方面，虚拟现实都起到了增强现实的作用，在一定程度上的人机交互中，用户把计算机作为完成工作的工具，增强用户对现实世界的感知和交互。虚拟现实技术与多媒体技术、网络技术是21世纪三大最具发展潜力的计算机应用技术。虽然虚拟现实目前还存在着许多尚待解决的理论问题和尚未克服的技术困难，对人类的生活工作所产生的影响也不过微乎其微。但是，可以预见的是，在不久的将来，虚拟现实技术必将对人类的生产和生活产生重大的影响。1.2虚拟现实技
14、术概述121虚拟现实的演进虚拟现实技术经历了探索、集成、全面发展三个阶段。1962年Morton Heilig研制成功首台全传感仿真系统Sensorma。1965年Sutherland博士提出Ultimate Display(终极显示)概念。1968年Sutherland首次研制成功头盔式显示器（Head Mountes Display，HMD）。20世纪70年代中期美国战斗机飞行模拟器研制成功，仅头盔显示器就价值数百万美元，其屏幕显示内容主要包括：窗外场景、敌友识别符、攻击目标信息、威胁信息以及优化的飞行路线。1984年，William Gibson的小说Neuromnance（神经漫游者）
15、，使赛博空间这个词得到了广泛的推广。20世纪80年代中期，美国NASA研制成功应用于载人航天使用的VIEW系统，VIEW系统具有以下特征：头部安装有跟踪器、单色宽视场立体头盔显示器、语音识别器、三维声音输出装置以及带有跟踪器的数据手套等。VIEW系统配置已经成为当今虚拟现实系统的典型配置。20世纪90年代，VR的研究热潮开始向民用高科技企业转移。20世纪90年代中期，标准化的虚拟现实建模语言VRML为在INTERNET上构建可共享、可交换的WWW（WORD WIDE WEB）虚拟环境奠定了良好的基础。随着技术的进步，VRML本身也从早期的VRML1.0发展到了VRML2.0，再发展为VRML97标准，直到目前的X3D规范2。122虚拟现实技术的发展现状（1）国外虚拟现实技术的研究现状美国作为VR 技术的发源地，其研究水平基本上就代表国际VR 发展的水平。目前美国在该领域的基础研究主要
