分布式虚拟现实系统中的地形数据组织与基于地形的曲线绘制-计算机应用技术专业论文.docxVIP

Organizating terrain data and rendering curve based on terrain in Distributed Virtual Reality System A Dissertation Submitted to the Graduate School of Henan University in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Science By Cao Jiaming Supervisor: Prof. Jiang Baoqing May,2015 I I 摘 要 虚拟现实技术是计算机图形学、人机交互、传感技术等领域相交叉的一项综合 技术。虚拟现实技术利用计算机模拟出三维空间的虚拟世界，通过视觉、听觉等感 官模拟交互式与沉浸式的感受。随着计算机硬件、网络环境等快速发展，虚拟现实 技术得到较快地发展并且出现许多成熟的虚拟现实系统，它们在虚拟仿真、地理信 息、游戏娱乐等方面得到广泛的应用。 本文是大规模分布式虚拟现实系统“ViWo”中一些优化工作,基于地球的地形 数据，使用虚拟现实技术，实现用三维形式来展示地球的地形、地貌概况，优化全 球地理数据的绘制；基于地形数据，使用主流算法生成曲线，然后将曲线应用到路 径规划、边界线绘制等领域。具体包括以下几项工作： 1.地形数据组织 （1）使用四叉树组织和管理地形数据，并且解决地形数据拼接裂缝的问题。 （2）地形的碰撞检测时改成直接使用地形块包围盒信息。 （3）地形数据的缓存机制:利用最近使用算法和 Berkeley DB 把经常访问的地 形资源保留在本地，减少对网络的请求，加快地形的绘制速度。 2.虚拟 GIS 城市中曲线的生成和应用 （1）研究虚拟系统中三维点、线、面的存储数据结构并设计一种三维图元数据 结构。 （2）设计基于几何方法拾取地表交点的算法，得到更精确的交点坐标。 （3）利用鼠标交互操作，拾取一系列离散的点，先用过滤算法，自适步长采样 算法进行处理；再用手绘草图的曲线生成算法进行绘制。 （4）在虚拟系统中，用生成的曲线进行道路规划与绘制边界线等应用。 关键字：虚拟现实，地形，路径规划，曲线 III III ABSTRACT Virtual reality technology is a comprehensive technology which is crossing in the field of computer graphics, human-computer interaction, sensor technology. Virtual reality technology simulates the virtual three-dimensional space by using the computer, letting the users through visual, auditory etc produce interactive and immersive experience. With the rapid development of computer‘s hardware and the environment of network, virtual reality technology develops rapidly and there have been many mature virtual reality system, and they have been widely used in virtual simulation, geographic information system , games and entertainment etc. The article is about some optimization work in large-scale distributed virtual reality system ViWo, based on the terrain data of the earth, using virtual reality technology, achieving terrain and landform to show the form of three-dimensional, optimizing global geographic data‘s rendering, and use mainstream algorithm for generating the curves and the curve is applied to t