基于Web的远程虚拟实验环境的研究

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1、河海大学硕士学位论文基于Web的远程虚拟实验环境的研究姓名：王春风申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：刘惠义20060601摹于Web的远程虚拟实验环境的研究河海大学硕二卜学位论文摘要利用虚拟现实技术，模拟传统的实验方法，开发网上教育的虚拟实验，已经成为现代教育的关键环节。虚拟实验本质特征在于利用网上虚拟现实技术的沉浸性、交互性和多感知性，模拟传统的实验环节，使得网络教育更具有感知性利交互性。基于Web的虚拟实验室的出现，将远程教育提升到了更高的层次上。它的出现向人们展示了信息时代一种全新的教育方式和科学研究方式，使远程教育更

2、趋完善。本文在引入虚拟现实技术的基础上，分析了虚拟实验室的技术特点，给出了一个基于Web的远程虚拟实验室模型，研究了虚拟实验室涉及到的场景绘制、场景交互、多用户共享机制等关键技术，刺其中的场景交互和多用户共享机制作了重点的分析研究。针对场景交互的特点，给出了场景漫游和碰撞检测的实现方法和算法思想。对于多用户共享机制，提出了服务器与客户端两方面的多用户共享环境的实现方法，同时分析了多用户共享环境所引发的冲突性问题，给出了共享环境下避免冲突的机制。关键词：虚拟现实，虚拟实验，三维交互，多用户共享接于Web的远程虚拟实验环境的研究州海大学坝‘1

3、。学位论直学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。如有不实，本人负全部责任。论文作者(签名)蕴瓷逃乙2006年5月28日学位论文使用授权说明河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)rg子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的

4、内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅。论文全部或部分内容的公布(包括刊登)授权河海大学研究生院办理。论文作者(签名)盈益煎∑2006年5月28日赫于Web的远程虚拟实验环境的研究河海大学硕二L学位论义1．1研究背景第一章绪论现代网上教育无疑是信息化技术改革传统教育的一个重大突破。各种网上教育方法和工具纷纷出现，国内外相关的产品也层出不穷，这些产品已经成为现代教育必不可少的工具，也是计算机科学技术研究和开发的一个新方向。1．1．I远程教育的现状远程教育(DistanceEducation)的概念出现于十

5、九世纪初，原指的是有别于学校教育的自修教学，后来泛指教师与学生不在同一地点进行的教学。随着计算机网络的普及，我们已经可以利用网络作为教学传播媒介。只要建立一下教育网站，用户就可以不受时空的限制，通过访问教育网站接受到远程教育。学习者能够利用Internet主动查询自己感兴趣的知识，教师也可以利用发送电子邮件等方式解答学生提出的问题。至今为止，远程教育已经成为网上教育的一个热点方向，它是传统教育的延续发展。同时，它也是对传统教育的巨大变革，打破了传统教育的局限，具有传统教育所不可比拟的优点。但是目前传统网上远程教育的效果仍然不能令人满意，存

6、在许多的不足之处，主要表现在以下几个方面：(1)传统网上教育主要集中在电教、多媒体课件等方面，其具体表现形式比较单一。一般只限于视听，如：录像、录音、VCD等。(2)许多教学课件虽然已经上网，但是效果并不理想，究其原因主要是由于现有的教学方式缺乏交互性。学生与教学内容之间没有较好的互动性，同时，也缺乏教师与学生的实时交流。f3)N上教案通常是二维的，没有立体感，不能给学生一个真实的感觉，无法满足学生的需求。f4)目前网上教育一般只限于网上的理论教学。而实验教学是许多学科特别是理工科教学中的重要环节之一，它相对于理论教学更具有直观性、实践性

7、和创新性。由此可以看出，远程虚拟实验教学是整个远程教育中的一个重要组成部分。远程虚拟实验教学与远程教育中的理论教学的方式是有区别的：在远程教育中，攮于Web的远程虚拟实验环境的研究河海大学顺-I：学位论文理论课的许多课程是通过远距离的多媒体教学手段完成的；而虚拟实验的重点是学生必须亲自动手实践，因此相对于远程教育的理论教学模式而言，它是近距离性的。远程虚拟实验主要是借助了虚拟现实技术，它是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术以及传感技术的基础上发展起来的交叉学科，它已经开始作为一门较完整的体系而受到人们极大的关注。虚拟现实技术的研

8、究是多方面的，主要包括：(1)动态环境建模技术；(2)实时三维图形生成技术；(3)立体显示和传感器技术；(4)虚拟环境下的交互技术；(5)虚拟环境下的3D替身；(6)多用户共享机制及协同技术；