数字化社区虚拟漫游系统的设计与实现-开题报告

选

题

目

的

及

意

义 目的：

虚拟现实技术是由计算机产生，通过视、听、触觉等作用，使用户产生身临其境感觉的交互式视景仿真，具有多感知性、存在感、交互性和自主性等特征。虚拟现实建模语言VRML被用来描述三维物体及其行为，可以构建虚拟世界。VRML的基本目标是建立互联网上的交互式三维多媒体。VRML的出现使得虚拟现实像多媒体和互联网一样逐渐走进我们的生活。

意义：

本项目主要研究基于VRML的虚拟场景建模、交互、漫游技术，根据虚拟设计及其主要特点，结合3D MAX和Cosmo Worlds，对基于VRML的虚拟现实技术在人们生活领域的应用进行了研究，着重阐述了如何利用VRML语言以生动的模型来模拟和显示现实三维空间，最终以人机交互方式来实现社区三维景观的实时漫游。对建筑楼群的建模采用3D MAX三维造型工具和VRML相结合的方式，对这些模型进行优化。同时为了增加真实性，在虚拟社区中加入树木、游人、汽车等模型。这些模型共同构建整个虚拟三维场景，为市政规划建设提供一个科学简便、形象直观的可视化人机交互平台。

设 计（研 究）现 状 和 发 展 趋 势 现状及趋势：

虚拟现实技术借助计算机图形学原理与技术创建一个广视点、可实时交互的三维虚拟环境，用户通过交互设备用最方便的方式对复杂数据进行实时可视化操作，与虚拟环境进行交互。随着科技的发展带动各行业技术的发展进步，虚拟现实技术与各项科学技术不断的交汇、融和，现在虚拟现实技术被广泛应用到军事演练、医学教学、教育展示、地产宣传、娱乐、工程训练等各个领域，它也因此被公认为是现在和将来能影响人们生产生活学习的重要新兴技术。 虚拟现实技术被总结出具有沉浸性、交互性、创造性三个主要优势特征。沉浸性指可以让用户沉浸在一个与真实环境尽可能相似的虚拟环境中产生视觉、听觉、触觉等感受。交互性指用户可以与虚拟环境中的相关三维模型对象发生相互作用，用户通过鼠标、键盘等对虚拟环境对象进行操控，虚拟环境对象的信息通过屏幕和传感器反馈给用户息。创造性表明虚拟现实技术是一个新出现的并且还在不断发展的新兴技术，每个人都有机会利用丰富的想象力去不断完善它的概念，扩展它的功能，直到满足各种需要。 

美国宇航局研究发明的实时仿真系统可以操纵空间站，该系统主要模拟宇航员在面座舱里进行太空飞行，同时美国宇航局还开展了一个名叫“虚拟行星探索”的实验计划，该实验计划能利用虚拟环境来模拟太空中遥远的星系，在此期间美国宇航局还建立了空间站 VR 训练系统，供全球进行太空 VR 教育使用。 美国麻省理工学院也在进行人工智能学、计算机图形学及动画学方面的研究，这些学科研究都基于虚拟现实技术。1985 年该学院就开始着手进行虚拟环境的正规研究，组成了当时最先进的媒体实验室，用于进行图形仿真技术的实验研究。同时，麻省理工学院还组织人力物力对“路径计划”与“运动计划”等方面进行了研究。 

虚拟现实技术还应用在各行业训练中，如基于虚拟现实技术创建出一个比例合适的虚拟环境来代替真实的训练环境。受训人员可以在虚拟环境中无限制次数地进行训练或者组队模式的协同训练。在军事相关领域，美国研制出各种枪械类武器装备、军事交通工具的模拟器，并结合国情模拟出多种战场环境，以让士兵提高军事素养与技能水平。在医学领域，虚拟手术仿真训练系统就是基于虚拟现实技术研发而成，德国在这个领域走在世界前列，卡尔斯鲁厄研究中心的 Select IT VEST System 系统即是代表。在工业生产中，基于虚拟现实技术研发的生产线仿真系统可以用来培训新入职的员工。 

日本在虚拟现实实用技术的研究中，创建了大规模的虚拟现实技术知识库，并开发虚拟全息系统，此系统能够突破当前显示和交互技术的局限，东京大学的广濑研究室研发的虚拟现实的可视化系统，已经有了四项突破性的科研成果，其中包括飞行仿真器、模型随动、建筑群漫游和人体测量等。

课

题

研

究

的

主

要

内

容 1.绪论（选题的背景及必要性、国内外现状、主要研究内容和研究方法）

2.理论基础（范文所涉及基本概念、基本理论、基本方法）

3.现状与问题分析

4.设计方案（要求依据充分、针对性强并具有可操作性）

5.结论（概述研究成果、指出优点和不足、提出下一步工作建议）

课

题

的

工

作

方

案 全文共分为以下五个部分来进行讨论，具体内容如下： 

第一部分说明了课题的研究背景，然后介绍了虚拟现实技术的概念及特性，最后介绍了目前国内外虚拟现实技术的研究现状。 

第二部分介绍了系统需求分析，对系统的五大功能模块——全景漫游、实训室漫游、角色漫游、音效和帮助功能作了详细分析。 

第三部分是虚拟漫游系统的三维建模，重点讨论了建筑、树木、地形等三维模型的制作，UVW 贴图的展开，以及给材质添加光照阴影效果的材质烘焙的制作过程。 

第四部分是虚拟漫游的交互设计与实现。它是课题的核心，全面系统地设计并实现全景漫游、实训室漫游、角色漫游的交互设计技术，另外还讨论了角色运动与同步、碰撞检测以及系统的发布等。 

第五部分总结与展望。本部分总结了系统在虚拟漫游技术方面所做的工作，并介绍了系统进一步的发展方向。 

课 题 研 究 有 无 困 难

准 备 如 何 解 决 整理、分析前一阶段查阅到的相关资料，总结结果。在进行范文撰写之前，我通过网络、书籍等渠道开始范文数的收集整理工作，关于图书馆展模式的研究，国内外都有相当成熟的研究成果，通过阅读他人的研究资料，学习其问题分析方法，了解其范文逻辑结构并结合我的研究题目对我的范文结构进行针对性改进，收效良好。

查阅相关英文资料，通过整理，找出相关文献，并进行翻译，根据学校范文写作要求，我通过网络、书籍等多种渠查阅了与范文相关的外文文献。在查阅的过程中，由于外语翻译要求较好的外语基础，因此，这一部分做的并不理想，但我将着重补充这一环节。使外语文献的翻译工作正在按预期进行。与范文的写作进度尽量保持一致。主要是文献与资料的整理方面的问题。

主要参考文献 1.杜春. 基于VRML的虚拟社区漫游系统的交互式研究[D]. 昆明理工大学, 2014.

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3.阎雒恒, 皇甫中民. 基于VRML的交互式虚拟生活社区漫游系统的设计[J]. 华电技术, 2006, 28(9):69-72.

4.刘玉平. 基于数字化社区计算机智能设计的实现研究[J]. 通讯世界, 2016(17):91-92.

5.范国华, 吴国栋, 张友华,等. 基于Unity的虚拟校园漫游系统的设计与实现[J]. 安徽农业科学, 2016(1):325-327.

6.秦传文, 李闯. 虚拟校园漫游系统设计与应用[J]. 科学中国人, 2016(6Z).

7.李辉. 虚拟商城漫游系统设计模式及应用[J]. 现代电子技术, 2016, 39(8):45-47.

8.王丽. 基于Untiy3D的三维虚拟校园漫游仿真系统设计与实现[J]. 中国教育信息化, 2016(9):60-63.