基于视点的虚拟场景漫游技术研究与实现

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虚拟现实技术是20世纪以来人类科学技术的集中体现,涵盖了计算机图形学、人工智能、人机交互技术等近年来发展最为迅速的学科。虚拟漫游技术是虚拟现实技术的一个重要应用,可以模拟物体在特定的场景中任意移动,具有很强的沉浸感和真实性;虚拟漫游的场景往往是一个或多个大型的三维模型,为了增强虚拟漫游的实时性,需要一定的场景模型管理方法。因此本文的主要研究内容如下:现有虚拟漫游技术主要针对的场景为室外的开阔地带(如山地、平原、校园、城市等)或者室内的有限空间(如卧室、客厅、办公室等),不能很好得体现三维空间垂直方向上的漫游效果。本文采用视点控制技术,利用OpenGL图形库中的视点变换函数的视点变换原理,实现了在复杂狭窄空间内的三维自动漫游。当场景模型非常复杂时,虚拟漫游过程中的场景显示实时性与准确性就成为不可调和的矛盾,此时场景模型管理变得十分必要。最常用并且相当有效的场景模型管理方法就是层次细节技术。本文在已有的边折叠方法和渐进网格方法的基础上,提出了一种基于视点的多分辨率层次细节技术。实验表明,本文的方法可以在保证实时性的前提下,实现场景模型的简化和恢复。在理论研究基础上,本文设计了基于视点的虚拟场景漫游系统,包括三维场景构建、三维场景自动漫游和场景模型管理三个部分,可以读取3DS模型,以此构建一个复杂狭窄空间,按照指定路径在其中进行自动漫游,并且实现场景模型的多分辨率显示。
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