1、 本 科 毕 业 论 文 基于 WEB 的 校园 虚拟漫游系统 Research on campus roaming system Based On virtual reality 姓 名： 学 号： 学 院：软件学院 系：软件工程 专 业：软件工程 年 级： 指导教师： 年 月 摘 要 近几年来 ,建筑物的布局和设计显得非常重要 ,人们在某个地方定居活工作学习前非常渴望了解这个地方的建筑布局和设计 ,但是由于建筑物的大小 ,时间 ,或者自己真正感兴趣的建筑内的一些部门的限制 ,人们往往无法真正完全的去了解一座建筑的整个细节 .也由于地域的差异性人们也希望自己不用亲临现场就可以了解该建筑的布局
2、和设计 .而这一点恰好可以用虚拟现实技术很好的解决 .虚拟现实技术是当今计算机科学研究的一个热点 , 虚拟现实建 模语言(VRML)以其三维性 ,交互性 ,逼真性等特征改变了原本单调 ,交互性差的二维平面网络 ,将虚拟现实技术应用到实际应用中特别是校园环境中 ,为校园的规划和设计提供了一种全新的手段 ,为学院以后的广告 ,招生 ,就业等信息提供了一个接近真实的视听觉场景 .现在特以厦门大学 海韵园 为虚拟空间 ,研究了基于多边形的虚拟漫游相关算法 ,以及人机交互的设计与实现 ,并结合自己的实际开发经验就三维建模 (AutoCAD),实景漫游 ,人机交互 ,碰撞检测等一些相关的技术进行了探讨和研
3、究 . 关键词 ： 虚拟现实 ;漫游 ;人机交互 . Abstract Recent years,the layout and design of a building are more and more important.People really want to know the layout and design of the building which locate in their neighbor environment that they live or work.By the limit of time,the size of a building,or their int
4、erests differs people normally cannot know the every design of the building.And also If they want to understand the layout of the building that is far away from their home,they have to go there personally.But with the appearance of Virtual Reality ,all this can happen.Virtual Reality technology is a
5、 hotspot in research of computer science nowadays.And Virtual Reality Modeling Language(VRML) has its advantages in 3D,interactivity and reality rather than those 2D scene which are flat and un-interactual.The introduction of Virtual Reality in practical projects especially in campus research provid
6、es completely a new way for the layout and design of the campus.And it also provides a real scene for a campuss advertisements,taking in new students or getting hired.Regarding the campus research of Software School of XIAMEN UNIVERSITY as a virtual roaming,the algorithms of polygon-based vitual wal
7、kthrough and human-computer interactive technology were discussed here.In communication with my personal developing experience,the techniques will cover 3D scene modeling(we use AutoCAD),vision environment walkthrough,and collision detection were discussed as well. Key words: virtual reality;roaming
8、;human-computer interactive. 目 录 第一章 :引言 . 1 1.1 研究背景以及意义 . 1 1.2VRML 的核心原理和特性 . 1 1.3 主要研究内容 . 2 1.4 论文组织架构 . 2 第二章 :需求和目标 . 4 2.1:需求 . 4 2.2:目标 . 4 2.3 实现的功能 . 5 2.3.1 海韵园的漫游 . 5 2.3.2 教室的展示 . 5 2.3.4 办公楼的漫游 . 5 2.3.5 多媒体的展示 . 5 第三章 :概要设计 . 6 3.1 漫游系统的总体设计 . 6 3.1.1:浏览器插件的选择 . . 6 3.1.2 软件开发环境的选择
9、. 6 3.1.3 建模工具的选择 . 6 3.2 三维场景的建模 . 6 3.3 系统的架构 . 7 第四章 :详细设计 . 8 4.1 漫游系统的建模以及优化 . 8 4.1.1 楼体的设计 . 8 4.1.2 房间的设计 . 8 4.1.3 房间内其他实体的设计 . 11 4.1.4 漫游的设计 . 12 4.2 建模的技巧和经验 . 13 4.2.1 多边形消减策略 . 13 4.2.2 实例化的作用 . 13 4.2.3 LOD 技术 . 13 4.2.4 纹理映射技术的应用 . 13 4.3 漫游系统交互功能的实现 . 13 4.4 VRML 的接口问题 . 14 4.4.1VRM
10、L 与 Java 进行消息传递的接口 . 14 4.4.2VRML 与 HTML 的结合 . 14 4.5 关于漫游 . 14 4.5.1 人机交互机制 . 15 4.5.2 自定义运动模型 . 15 4.5.3 基于实现的碰撞检测算法 . 15 4.6 网页的整合 . 16 第五章 :系统的演示 . 18 5.1 实物实体 . 18 5.2 一些简单的场景 . 19 5.3 建筑场景 . 19 第六章 :总结和计划 . 21 6.1 总结 . 21 6.2 规划 . 21 致谢 . 22 参考文献 . 23 Contents Chapter 1:Introduction . 1 1.1 Ba
11、ckground . 1 1.2 Concept of VRML . 1 1.3 Major research point . 2 1.4 Layout . 2 Chapter 2:Requirements and Goals . 4 2.1:Requirements. 4 2.2:Goals . 4 2.3 Fuctions . 5 2.3.1 Roaming of the campus . 5 2.3.2 Classroom . 5 2.3.4 Roaming of the office building . 5 2.3.5 Media room . 5 Chapter 3:Base de
12、sign . 6 3.1 Base design . 6 3.1.1: Choice of the browser. . 6 3.1.2 Tools of developing . 6 3.1.3 Modeling . 6 3.2 3D modeling . 6 3.3 Layout of the system . 7 Chapter 4:Detail design . 8 4.1 Modeling . 8 4.1.1 Building . 8 4.1.2 Room . 8 4.1.3 Others . 11 4.1.4 Roaming . 12 4.2 Modeling skills . 1
13、3 4.2.1 Reduce of pologon . 13 4.2.2 Case study . 13 4.2.3 LOD . 13 4.2.4 Texture . 13 4.3 Implementation . 13 4.4 Interface of VRML . 14 4.4.1VRML and Java . 14 4.4.2VRML and HTML . 14 4.5 About roaming . 14 4.5.1 Human-computer interactive . 15 4.5.2 Self-designed model . 15 4.5.3 A polothmn . 15
14、4.6 Web based . 16 Chapter 5:Demo . 18 5.1 Objects . 18 5.2 Simple scene. 19 5.3 Building scene . 19 Chapter 6:Conclusion and expectation . 21 6.1 Conclusion . 21 6.2 Expectation . 21 Thanks . 22 References . 23 基于 WEB 的三维虚拟 漫游系统 1 第一章 :引言 网络技术、虚拟现实技术和多媒体技术并称为三大前景最好的计算机技术 .近几年来 ,建筑物尤其是室内建筑的虚拟漫游吸引了很多
15、人的目光 .最近 ,大量发地产的网站开始提供虚拟看房服务 ,但是单就目前各种虚拟看房的网站而言 ,大多数只是实现了样板间的 360度全景图浏览 ,还远远没有实现人们期望的可以虚拟漫游全局和细节全部浏览的目的 . 1.1 研究背景以及意义 虚拟现实 (Virtual Reality,简称 VR)技术是一种结合了计算机图形学 ,计算机仿真 ,传感器技术 ,显示技术等多种高科技的最新成果 ,使人和计算机能很好的融为一体 ,给人以身临其境的感觉 .它也是利用各种先进的硬件技术和软件工具 ,使参与者能交互式的观察和操纵系统生成的虚拟的现实世界 .在这个虚拟的场景中人们可以直接观察周围事物的变化 ,与其中
16、的人或物体进行交互 ,并让参与者感觉到自身融入其中 ,跟身临其境到现 实世界中一样 .使人与计算机融为一体 .VR 技术具有 ” 沉 浸性 ” ,” 交互性 ” 和 ” 想象性 ” 三大特性 .本课题研究的厦门大学软件学院虚拟漫游系统是对这 3 种特性的很好诠释 . 1.2VRML 的核心原理和特性 VRML(Virtual reality modeling language)是一种建模语言 ,用来在 WEB 环境中描述三维物体及其行为 ,从而在 WEB 环境中构建虚拟场景 .VRML 的基本目标是建立 INTERNET 上的交互式三维多媒体 ,它以 Internet 作为应用平台 ,作为构筑
17、 VR应用的基本架构 . VRML 定义了一组用以描述三 维图形的对象 ,这些对象成为节点 ,节点被组织成一种分层的结构 ,这些结构叫场景 ,使用场景图数据结构来建立 3D 场景 .场景图是一种代表所有 3D 世界静态特征的节点等级 :几何关系 ,纹理 ,几何转换 ,光线 ,视点以及嵌套结构 .境界中的对象及其属性用节点描述 ,节点按照一定规则构成场景图 ,也就是说 ,场景图是境界的内部表示 .场景图中的第一类节点用于从视觉和听觉角基于 WEB 的三维虚拟 漫游系统 2 度表现对象 ,它们按照层次体系组织起来 ,反映了境界的空间结构 ,另一类节点参与时间产生和路由机制 ,形成路由图 ,确定境界
18、随时间的推移如何动态变化 . VRML 文件的一个重要特性就是 能够通过包含关系把文件组织在一起 ,并能够通过超链接把文件联系在一起 ,这样的层次性文件包含关系使得创建任意大的动态环境成为可能 . VRML 的另一个特性就是它试图用在分布式环境中 ,因而内建了支持多个分布式文件的多种对象和机制 ,包含内联式 (in-lining)嵌入其他 VRML 文件 ,通过超链接指向其他文件 . VRML采用客户 /服务器访问模式 ,其中服务器提供 vrml文件及资源 (图像 ,视频 ,声音等 ),客户通过网络下载期望访问的文件 ,并通过平台上的 vrml 浏览器交互式的访问该文件描述的虚拟世界 .由于浏
19、览器本身是本地平台提 供的 ,从而实现了平台无关系 ,但是对本地的浏览器要求 是一种 能够 解析 vrml 文件的浏览器 . VRML 跟 HTML 一样 ,用 ASCII 文本格式来描述世界和连接 ,这在保证各种平台通用的同时 ,也降低了数据量 ,从而在宽带较低的网络中也可以实现较好的效果 . 1.3 主要研究内容 一种基于 WEB 的虚拟漫游系统在厦大 海韵园 的实现 . 1.4 论文组织架构 本文 共 分为七章 ,主要介绍了项目的需求 ,设计 ,展示等 .本文的主要组织结构和包含的内容如下 : 第一章 引言 ,主要介绍了论文的选题背景 ,VRML 的核心原理 和本文的组织结构 . 第二章 介绍项目的需求分析 ,了解需求是一切项目实施的前提 ,从多方面介绍了项目的需求 ,并对系统功能进行一些简单的讲述 .并对一些涉及到的知识 进行一些讲述 . 第三章 系统的概要设计 ,对各个涉及到的知识点进行介绍 第四章 系统的详细设计 第五章 系统的演示 ,主要以图片 等形式相对完整的演示 系统的功能 ,对系统
