虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

1、遼寧工程技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi) 題報(bào)告題目 阜新地區(qū)氣象信息分析指導(dǎo)教師張凱選院（系、部）測(cè)繪與地理科學(xué)學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí) 地理07-2班學(xué)號(hào) 0704060219姓名 汪劍日期 2011315教務(wù)處印制一、選題的目的、意義和研究現(xiàn)狀選題的目的和意義:虛擬現(xiàn)實(shí)(Viaual Reality , VR)是一種標(biāo)準(zhǔn)文計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技 術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、立體顯示技術(shù)以及仿真技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)而發(fā)展起來(lái) 的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的新技術(shù)，目前所涉及的研究應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)包括軍事、醫(yī)學(xué)、心理學(xué)、教 育、科研、商業(yè)、影視、娛樂(lè)、制造業(yè)、工程訓(xùn)練等。虛擬小區(qū)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在商業(yè)領(lǐng)域中的一個(gè)重

2、要應(yīng)用。它是將現(xiàn)實(shí)中小區(qū)的環(huán)境 和樓房等三維景觀利用先進(jìn)的技術(shù)在計(jì)算機(jī)中虛擬的再現(xiàn)出來(lái)。虛擬小區(qū)不僅能夠構(gòu)建 一個(gè)全三維的逼真的小區(qū)環(huán)境，還能夠掛到購(gòu)房網(wǎng)上，讓遠(yuǎn)程用戶下載或者直接參看。 有了虛擬小區(qū)，樓房的對(duì)外宣傳就不再僅僅局限于文字、圖片等傳統(tǒng)的宣傳方式，能夠 更加直觀的將小區(qū)的情況展現(xiàn)在用戶的眼前。X3D技術(shù)是Web3D聯(lián)盟提出的互聯(lián)網(wǎng)3D圖形的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，它整合了 Java、流 媒體及多媒體等技術(shù)，使其具有更好的跨平臺(tái)性和動(dòng)態(tài)性，更強(qiáng)大高效的3D計(jì)算能力、渲染質(zhì)量和傳輸速度。X3D為虛擬三維場(chǎng)景的建模與實(shí)現(xiàn)提供了 Component組件節(jié)點(diǎn) 支持，對(duì)于地理空間信息的表達(dá)提供了空間地理坐

3、標(biāo)、高程格網(wǎng)、空間層次細(xì)節(jié)化模型、 空間元數(shù)據(jù)、空間局部坐標(biāo)系等節(jié)點(diǎn)。本文虛擬小區(qū)信息系統(tǒng)的構(gòu)建就是基于X3D技術(shù)基礎(chǔ)進(jìn)行研究與開(kāi)發(fā)。虛擬小區(qū)可以實(shí)現(xiàn)以下功能：1、方便瀏覽者直觀的了解小區(qū)虛擬小區(qū)提供了一個(gè)高清晰度、生動(dòng)、逼真的優(yōu)美小區(qū)空間，可以使瀏覽者從不同 角度遍歷真實(shí)的反映了小區(qū)的樓房、植被綠化等各個(gè)部分，真實(shí)的反映了小區(qū)的建筑風(fēng) 格、布局特點(diǎn)及綠化情況，空間的次序的視覺(jué)理解和感知變得非常容易，使瀏覽者有身 臨其境的感覺(jué)更能給許多不能親臨小區(qū)參觀的瀏覽者一種新的選擇和高度逼真的視覺(jué)體 驗(yàn)。2、對(duì)現(xiàn)實(shí)小區(qū)的虛擬效果，是傳統(tǒng)手段如平面圖、效果圖、沙盤(pán)乃至動(dòng)畫(huà)等所不能 達(dá)到的。在互聯(lián)網(wǎng)空間中，

4、建立起三維全景虛擬小區(qū)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)小區(qū)在時(shí)間和空間上的擴(kuò)展精彩文檔與延伸，為小區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)提供了一種最直觀的表現(xiàn)形式，對(duì)于小區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)了一種最直 觀的表現(xiàn)形式，對(duì)于小區(qū)信息管理、新建樓宇及風(fēng)景展示項(xiàng)目規(guī)劃、報(bào)批、管理等提供了一種有效地手段，也可以拓展為學(xué)校規(guī)劃發(fā)展的一種歷史紀(jì)念，記錄小區(qū)的變遷和發(fā)展。實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案3、將基于全景圖像的虛擬現(xiàn)實(shí)界面應(yīng)用到購(gòu)房網(wǎng)網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)中，可以改變傳統(tǒng)的單純 基于文本和圖形設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單平面結(jié)構(gòu)。三維全景虛擬小區(qū)，大大地改變了原來(lái)萬(wàn)維網(wǎng)上單調(diào)的、交互性差的2D平面世界，實(shí)現(xiàn)環(huán)境與參與者的互動(dòng)交互，創(chuàng)造一個(gè)具有沉浸感、交互性的虛擬三維世界，增強(qiáng)信 息的直觀性、流通性、交互性、

5、協(xié)同性和有效性，使瀏覽者真正通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在生動(dòng)、逼真 的三維世界里遨游。對(duì)于有購(gòu)房需求的用戶提供非常便利的服務(wù)，可以先不用去售樓處 就可以在網(wǎng)絡(luò)上先瀏覽小區(qū)的概貌。研究現(xiàn)狀：虛擬技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)逐漸能夠?yàn)閺V大公眾進(jìn)行信息交流創(chuàng)造一個(gè)電腦化、網(wǎng) 絡(luò)化、虛擬化、人性化的新型場(chǎng)所，從而為虛擬小區(qū)提供了一個(gè)技術(shù)平臺(tái)，使得互聯(lián)網(wǎng) 用戶可以在他們的起居室中“周游”世界。人們?yōu)g覽的不僅僅是簡(jiǎn)單的文字介紹和圖形 展示，而是實(shí)現(xiàn)對(duì)其真實(shí)性和交互性的更高追求，即利用虛擬現(xiàn)實(shí)來(lái)模擬三維的仿真小 區(qū)場(chǎng)景和沉浸其中的觀看；從而實(shí)現(xiàn)對(duì)小區(qū)樓房建筑和區(qū)外環(huán)境的游覽。目前虛擬的技 術(shù)主要有兩種：1、基于圖形軟件的開(kāi)發(fā)基于圖形

6、軟件的開(kāi)發(fā)是指利用三維圖形程序接口軟件結(jié)合面向?qū)ο蟮目梢暬幊坦?具來(lái)開(kāi)發(fā)，三維圖形程序接口軟件主要有 OpenGL,Direct3D 和Java3D?？梢暬幊坦?具如Visual C+,Visual Basic,Dephi,Java 等。這種方法的特點(diǎn)在于開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、 工作量 大、投資大且數(shù)據(jù)兼容性差。2、基于VRML的方法數(shù)字化信息社會(huì)最具代表性的三種新技術(shù)是多媒體、In ternet和虛擬現(xiàn)實(shí)，而這三種新技術(shù)的交叉點(diǎn)是虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言 8 (virtual reality modeling Ianguage)。它是一種可以發(fā)布到3D網(wǎng)頁(yè)的跨平臺(tái)、簡(jiǎn)單的文本語(yǔ)言；也是一種能提供更自然地體

7、驗(yàn)方式，精彩文檔包括沉浸感、交互性、動(dòng)態(tài)效果、延續(xù)性以及用戶參與探索的語(yǔ)言。在原VRML組織基礎(chǔ)上成立的 Web3D聯(lián)盟，在2006年6月制定了第三代 VRML標(biāo)準(zhǔn)X3D，X3D結(jié)合了二、研究方案及預(yù)期結(jié)果（設(shè)計(jì)方案或論文主要研究?jī)?nèi)容、 主要解決的問(wèn)題、理論、方法、技術(shù)路線及論文框架等）一、主要研究?jī)?nèi)容1、系統(tǒng)研究X3D技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)下的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)理論基礎(chǔ)、技術(shù)架構(gòu)和應(yīng)用現(xiàn)狀。2、基于X3D的虛擬小區(qū)體系結(jié)構(gòu)和虛擬三維場(chǎng)景的實(shí)現(xiàn)方法。3、構(gòu)建虛擬小區(qū)信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)研究基于X3D的交互功能。4、對(duì)X3D技術(shù)從理論到實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)以及展望。二、主要解決的問(wèn)題、理論、方法、技術(shù)路線本論文的研

8、究目標(biāo)是構(gòu)建一個(gè)基于 X3D技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的虛擬小區(qū)信息系統(tǒng)。為此論文展開(kāi)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其在虛擬小區(qū)中應(yīng)用的研究。研究工作著重針對(duì)虛擬小區(qū)漫游的系統(tǒng) 模型設(shè)計(jì)與架構(gòu)，研究了景觀建模、場(chǎng)景交互和數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)等關(guān)鍵問(wèn)題和技術(shù)，做出了一 定的創(chuàng)新性工作。同時(shí)，以虛擬某一小區(qū)的構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)為例，驗(yàn)證了本文提出的虛擬小區(qū) 的系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)方法和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)發(fā)布了如路徑漫游、二維鷹眼地圖、路徑記錄、視點(diǎn)切 換、數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)等場(chǎng)景交互技術(shù)。在綜合運(yùn)用研究、比較分析了各種建模方法的特點(diǎn)之后， 探索出一個(gè)適合于網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的建構(gòu)思路。基于X3D技術(shù)構(gòu)建的方法，雖然在真實(shí)感、實(shí)時(shí)性、交互功能、渲染速度等方面有 些欠缺，但是

9、它具有以下幾方面的突出優(yōu)點(diǎn)：（1 ）簡(jiǎn)單易學(xué)、開(kāi)發(fā)周期短、投資少收獲多。一（2）VRML文件短小精悍，構(gòu)造的是動(dòng)態(tài)的虛擬場(chǎng)景，它盡可能的提供幾何造型特 征，卻包含了大量不屬于造型語(yǔ)言范圍的特性。且具有良好的跨平臺(tái)性，能夠輕易地實(shí)現(xiàn) In ternet 上的遠(yuǎn)程訪問(wèn)。（3）通過(guò)與JavaScript等腳本語(yǔ)言和Java語(yǔ)言容易實(shí)現(xiàn)GIS查詢(xún)分析功能。反映小區(qū)的構(gòu)建情況和小區(qū)價(jià)位情況。本系統(tǒng)使用了基于X3D的方法實(shí)現(xiàn)虛擬小區(qū)的構(gòu)建。三、論文框架：摘要第一章：概論1.1 一虛擬小區(qū)的研究現(xiàn)狀一1.2研究?jī)?nèi)容和組織結(jié)構(gòu)第二章 X3D技術(shù)2.1 X3D簡(jiǎn)介2.4 X3D地理信息節(jié)點(diǎn)第三章虛擬小區(qū)三維場(chǎng)景

10、的建模3.1虛擬地形的構(gòu)建3.5 水體模型的構(gòu)建第四章虛擬小區(qū)信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.1虛擬小區(qū)信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.2虛擬小區(qū)信息系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)4.3虛擬小區(qū)信息系統(tǒng)的優(yōu)化及整合第五章總結(jié)與展望5.1 論文總結(jié)5.2研究展望三、研究進(jìn)度第5-6周：閱讀、收集和整理有關(guān)資料。第7-8周：編寫(xiě)論文大綱，學(xué)習(xí) X3D建模理論。第9-12周：進(jìn)行模型構(gòu)建。第13-14周：對(duì)系統(tǒng)搭建。第15-17周：論文修改、編輯、排版和打印、裝訂等。第18周：畢業(yè)答辯。四、主要參考文獻(xiàn)1 AMaze n Wahbeh, Joh n P Caffrey and Sami F Masri. A visi on-based

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