基于模型驱动的实时交互式三维场景构建方法及其在水利上的应用研究
|
摘要
随着计算机技术的发展，越来越多的领域要求使用可视化技术和虚拟现实技术来具体、形象地反映现实情况。为此人们开始探索各种各样的方法来构建具有真实感的虚拟场景，以逼真地反映客观世界的具体形象。本文在研究了国内外虚拟现实场景构建技术一些学术和应用成果的基础上，就基于模型驱动的实时交互式三维场景构建技术及其在水利上的应用作了初步的探讨，讨论了模型驱动、实时三维场景的概念，对基于模型驱动的实时三维场景构建的原理、方法、步骤进行了初步分析和研究，提出了在运行过程中模型如何根据与其他系统交互的结果来进行自适应性调整，以生成更具真实感的三维场景，并给出其面向对象实现的一个初步模型。
最后，本文选取了河流这一研究对象，在分析和研究了河流三维场景构建的基本特点后，结合河流监测系统、河流调度系统反馈的实时数据，给出了一个河流实时交互式三维场景的构建方法和原型，并能在运行过程中进行自适应性调整以真实反映河流运动变化的情况。
With the developing of the computer technology, the visualization and virtual reality are used in more fields to describe the reality visually. So peoples start to explore many methods to construct visual virtual scenes to simulate the vivid world. Based on the study of the constructive methods of 3D scenes, this paper discusses the constructive technology of model-driven real-time interactive 3D scenes and its application in the irrigation works. Based on the argumentation of model-driven and real-time 3D scene, this thesis works over the principles, methods and approaches of the construction of model-driven real-time 3D scenes, researches on how the running model interacts on the other systems to build the more vivid 3D scene, and presents a primary model which is implemented in OOP.
Finally, this dissertation analyses the basic properties of the construction of river 3D scenes, studies how to combine it with the real-time data from the river's data acquisition systems, and presents a prototype of real-time interactive river 3D scene. It can adapt to the change of river's data.
最后，本文选取了河流这一研究对象，在分析和研究了河流三维场景构建的基本特点后，结合河流监测系统、河流调度系统反馈的实时数据，给出了一个河流实时交互式三维场景的构建方法和原型，并能在运行过程中进行自适应性调整以真实反映河流运动变化的情况。
With the developing of the computer technology, the visualization and virtual reality are used in more fields to describe the reality visually. So peoples start to explore many methods to construct visual virtual scenes to simulate the vivid world. Based on the study of the constructive methods of 3D scenes, this paper discusses the constructive technology of model-driven real-time interactive 3D scenes and its application in the irrigation works. Based on the argumentation of model-driven and real-time 3D scene, this thesis works over the principles, methods and approaches of the construction of model-driven real-time 3D scenes, researches on how the running model interacts on the other systems to build the more vivid 3D scene, and presents a primary model which is implemented in OOP.
Finally, this dissertation analyses the basic properties of the construction of river 3D scenes, studies how to combine it with the real-time data from the river's data acquisition systems, and presents a prototype of real-time interactive river 3D scene. It can adapt to the change of river's data.
引文
[1]彭群生、鲍虎军、金小刚编著，计算机真实感图形的算法基础，科学出版社，1999
[2]王汝传、张登银、辛晨昀，虚拟现实中3D图形建模方法的研究，计算机辅助工程，2000．4
[3]李自力，虚拟现实中基于图形与图象的混合建模技术，中国图象图形学报，2001．1
[4]杨宝民、朱一宁，分布式虚拟现实技术及其应用，科学出版社，2000．6
[5]马向英、杜威、袁晓君、李华，基于图象的室内虚拟漫游系统，中国图象图形学报，2001．1
[6]www.nvidia.com
[7]刘乃琦、顾书吉、徐朝寅，计算机图形技术基础，电子科技大学出版社，1994．9
[8]张茂军，虚拟现实系统，科学出版社，2001．9
[9]H.Hoppe, Progressive Mesheds, Proceedings of SIGGRAPH'96, 1996
[10]E.A.Bier, K.R. Sloan, Two-Part Texture Mapping, IEEE Computer Graphics Applications, Vol.6, No.9, 1986
[11]Ming C. Lin & Stefan Gottschalk, Collision detection between geometric models: a survey, University of North Carolina
[12]杨武功、代正军、赵秋林编著，OpenGL三维动画程序设计，清华大学出版社，2000．8
[13]邓志刚，周秉峰，一个新的VRML浏览器的构造与实现，计算机工程，1999．12
[14]施寅、周葆芳、赵志勇编著，VRML2.0使用速成，清华大学出版社，1998．8
[15]杨孟洲、姜晓红、潘志庚等，多用户分布式虚拟环境系统MUDVE的实现技术，计算机辅助设计与图形学学报，2001．2
[16]孙宏伟、王健、杨百龙等，一种适合VRML应用的平面三角剖分快速算法，计算机辅助设计与图形学学报，2001．4
[17]DirectX Documentation (Visual C++), Microsoft Corporation, 2000.08
[18]David F. Rogers, Procedural Elements for Computer Graphics, China Machine Press, 2002.2
[19]葛晓程、冯艳、张莉等译，妙用Jave及VRML开发三维图形，电子工业出版社，1999．8
[20]前川佳德[日]，乔双译，计算机图形学，科学出版社，2002．2
[21] The Virtual Reality Modeling Language, International Standared ISO/IEC 14772-1:1997
[22] Extensible 3D Specification
[23] Stephen R Ellis. What are virtual environments. IEEE Computer Graphics & Applications, 1994, 14(1)
[24] F.C.Crow, Shadow Algorithm for Computer Graphics, Computer Graphics, Vol. 18, No.3, 1984
[25] R.A.Drebin, L.Carpenter, P. Hanrahan, Volumne Rendering, Computer Graphics, Vol.22, No.4, 1988
[26] G.Y. Gardener, Simulation of Natural Scenes using Textured Quadric Surfaces, Computer Graphics, Vol.18, NO.3, 1984
[27] 崔汉国、王伟忠、冯雷等，虚拟潜望镜视景系统的研制，计算机工程，1999．4
[28] 刘方鑫、杜晖，一个面向对象的三维实体造型工具，计算机工程，1999．3
[29] 杨克俭、刘舒燕、陈定方，分布交互三维视景行为—特征建模方法研究，计算机辅助设计与图形学学报，2000．11
[30] 鄢来斌、李思昆、张秀山，海浪实时生成技术研究，计算机辅助设计与图形学学报，2000．9
[31] 刘一松，多用户VRML技术在构造3D人-人交互界面中的应用，计算机工程，1999．11
[32] 董全武、梁训东，一种实体纹理的设计方法和实现，计算机辅助设计与图形学学报，2000．6
[33] 周昆、潘志庚、石教英，多细节层次模型间的平滑过渡，计算机辅助设计与图形学学报，2000．6
[34] 董笑菊、刘竞宇、顾国昌，基于OpenGL的运动视景仿真的实现，计算机工程，1999．12
[35] 杨键、耿卫东、潘云鹤等，基于图像的虚拟景观漫游，计算机辅助设计与图形学学报，2001．3
[36] Bradley Bargen, Peter Donnelly, Inside DirectX, Microsoft Press, 1998
[37] http://www.cs.brown.edu/stc/
[38] http://www.siggraph.org
[39] http://www.cs.unc.edu/～geom/
[40] http://www.vrml.org/
[2]王汝传、张登银、辛晨昀，虚拟现实中3D图形建模方法的研究，计算机辅助工程，2000．4
[3]李自力，虚拟现实中基于图形与图象的混合建模技术，中国图象图形学报，2001．1
[4]杨宝民、朱一宁，分布式虚拟现实技术及其应用，科学出版社，2000．6
[5]马向英、杜威、袁晓君、李华，基于图象的室内虚拟漫游系统，中国图象图形学报，2001．1
[6]www.nvidia.com
[7]刘乃琦、顾书吉、徐朝寅，计算机图形技术基础，电子科技大学出版社，1994．9
[8]张茂军，虚拟现实系统，科学出版社，2001．9
[9]H.Hoppe, Progressive Mesheds, Proceedings of SIGGRAPH'96, 1996
[10]E.A.Bier, K.R. Sloan, Two-Part Texture Mapping, IEEE Computer Graphics Applications, Vol.6, No.9, 1986
[11]Ming C. Lin & Stefan Gottschalk, Collision detection between geometric models: a survey, University of North Carolina
[12]杨武功、代正军、赵秋林编著，OpenGL三维动画程序设计，清华大学出版社，2000．8
[13]邓志刚，周秉峰，一个新的VRML浏览器的构造与实现，计算机工程，1999．12
[14]施寅、周葆芳、赵志勇编著，VRML2.0使用速成，清华大学出版社，1998．8
[15]杨孟洲、姜晓红、潘志庚等，多用户分布式虚拟环境系统MUDVE的实现技术，计算机辅助设计与图形学学报，2001．2
[16]孙宏伟、王健、杨百龙等，一种适合VRML应用的平面三角剖分快速算法，计算机辅助设计与图形学学报，2001．4
[17]DirectX Documentation (Visual C++), Microsoft Corporation, 2000.08
[18]David F. Rogers, Procedural Elements for Computer Graphics, China Machine Press, 2002.2
[19]葛晓程、冯艳、张莉等译，妙用Jave及VRML开发三维图形，电子工业出版社，1999．8
[20]前川佳德[日]，乔双译，计算机图形学，科学出版社，2002．2
[21] The Virtual Reality Modeling Language, International Standared ISO/IEC 14772-1:1997
[22] Extensible 3D Specification
[23] Stephen R Ellis. What are virtual environments. IEEE Computer Graphics & Applications, 1994, 14(1)
[24] F.C.Crow, Shadow Algorithm for Computer Graphics, Computer Graphics, Vol. 18, No.3, 1984
[25] R.A.Drebin, L.Carpenter, P. Hanrahan, Volumne Rendering, Computer Graphics, Vol.22, No.4, 1988
[26] G.Y. Gardener, Simulation of Natural Scenes using Textured Quadric Surfaces, Computer Graphics, Vol.18, NO.3, 1984
[27] 崔汉国、王伟忠、冯雷等，虚拟潜望镜视景系统的研制，计算机工程，1999．4
[28] 刘方鑫、杜晖，一个面向对象的三维实体造型工具，计算机工程，1999．3
[29] 杨克俭、刘舒燕、陈定方，分布交互三维视景行为—特征建模方法研究，计算机辅助设计与图形学学报，2000．11
[30] 鄢来斌、李思昆、张秀山，海浪实时生成技术研究，计算机辅助设计与图形学学报，2000．9
[31] 刘一松，多用户VRML技术在构造3D人-人交互界面中的应用，计算机工程，1999．11
[32] 董全武、梁训东，一种实体纹理的设计方法和实现，计算机辅助设计与图形学学报，2000．6
[33] 周昆、潘志庚、石教英，多细节层次模型间的平滑过渡，计算机辅助设计与图形学学报，2000．6
[34] 董笑菊、刘竞宇、顾国昌，基于OpenGL的运动视景仿真的实现，计算机工程，1999．12
[35] 杨键、耿卫东、潘云鹤等，基于图像的虚拟景观漫游，计算机辅助设计与图形学学报，2001．3
[36] Bradley Bargen, Peter Donnelly, Inside DirectX, Microsoft Press, 1998
[37] http://www.cs.brown.edu/stc/
[38] http://www.siggraph.org
[39] http://www.cs.unc.edu/～geom/
[40] http://www.vrml.org/