实时三维漫游系统中关键技术研究与实现硕士学位论文

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1、山东大学硕士学位论文实时三维漫游系统中关键技术研究与实现姓名：刘牧申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：殷建20090412山东大学硕士学位论文摘要实时三维漫游是虚拟现实领域的一个重要的研究方向，其在沉浸感、交互性与实时性综合效果方面的优势是传统平面效果图与动画技术所无法比拟的。目前，实时三维漫游技术以其特有的优势被广泛地运用于军事、娱乐、医学、地理信息系统等各领域。本文旨在研究实时三维漫游技术的关键技术，如建模、场景组织、可见性裁剪、碰撞检测等，并实现一个实时三维漫游演示系统。主要内容包括：1)研究了常用的建模技

2、术，并比较其优缺点。介绍了三维建模工具3DSMAX的特点以及3DS文件格式及读取方式。2)对室内外场景组织方式进行了比较并着重介绍了基于BSP树的室内场景组．织方式。介绍了本文采用的基于BSP树的场景组织方式，提出了回避三角形分割及回避物体分割的BSP树构建算法，树叶子节点上存储的物体用于基于视锥的可见性裁剪和第～阶段基于包围球的碰撞检测。3)讨论了常见的可见性裁剪算法，包括视锥裁剪、背面裁剪、遮挡裁剪等。提出了一种基于改进BSP树的快速视锥裁剪算法。根据BSP树中存储的物体信息，在物体级别上进行粗略的可见性裁剪，计算量小，

3、速度快，可以有效减少需要绘制的物体数量，并利用现代图形硬件的硬件加速提高绘制速度。4)研究了碰撞检测的基本原理，提出了基于空间分割和包围球技术的双重碰撞检测算法。通过查找BSP树来确定视点所在的最小子空间。第一阶段先检测视点与物体的位置关系来进行粗略的碰撞定位，进而再对可能发生碰撞物体进行基于三角形面片的碰撞检测，提高碰撞检测的速度。本文采用三维建模工具3DSMAX建立了一个室内模型，采用VC++2005和Direct3D技术开发了一个实时三维漫游演示系统，验证了本文提出的可见性裁剪算法和碰撞检测算法的有效性。关键词：实时三

4、维漫游；可见性裁剪；碰撞检测山东大学硕士学位论文ABSTRACTReal-timethree—’dimensionalroamingisanimportantresearchdirectioninthefieldofvirtualreality．Real—timethree—dimensionalRoaminghasbeenwidelyusedinmilitary，entertainment，medicine，geographicinformationsystems，etc．Thispaperisintendedtoprob

5、eintothekeytechnologiesofreal-timethree—dimensionalroaming，includingmodeling，sceneorganization，visibilityculling，collisiondetectionandtheimplementationofareal。—timethree——dimensionalroamingdemosystem．Themaincontentsareasfollows：1)Commonmodelingtechnologiesandtheira

6、dvantagesanddisadvantagesarediscussed．ThenintroducetheFeaturesof3DSMAXanddiscussthe3DSfileformatandthemethodofreading．2)ThedifferencesbetweenindoorandoutdoorsceneorganizationarediscussedwithanemphasisonindoorsceneorganizationbasedonBSP-Tree．Theavoidingtriangleandob

7、jectpartition’SBSP—Treebuildingalgorithmisproposed．ObjectsinscenearestoredinleafofBSP-Treeforvisibilitycullingandfirststagecollisiondetection．3)Visibilitycullingtechnologiesarediscussed．ThispaperproposesafastconecullingalgorithmbasedonimprovedBSP_—Treeusingtheobjec

8、tswhicharestoredinleafnodes．ThisalgorithmcanfastchooseobjectsinconeanddiscardtheothersSOcanrapidlyreducetheobjectssenttoDirect3Drenderinginstruct