基于草图描述的三维虚拟场景生成

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1、单位代码：10293密级：公开硕士学位论文论文题目：基于草图描述的三维虚拟场景生成学号1010102010姓名罗先辉导师霍智勇学科专业教育技术学研究方向数字媒体技术申请学位类别教育学硕士论文提交日期2013年5月Generationof3DVirtualSceneBasedonSketchDescriptionThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEducationByXianhuiLuoSupervisor:AssociateProf.ZhiyongH

2、uoMay2013南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明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，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。研究生签名：_____________日期：____________南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的

3、复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名：____________导师签名：____________日期：_____________摘要随着计算机与网络技术的发展，网络教育机房等教学设备的管理也开始利用虚拟现实技术和物联网技术向智能化和三维可视化方向发展，实现对环境状态参数进行可视化的动态标注与监控。如何基于草图描述实现快速的三维机房场景

4、的重建并成为环境参数传感器的显示模块，是目前亟待解决的课题之一，对促进物联网技术应用，实现教育机房管理的智慧化具有重要的研究价值和意义。本文以网络远程教育服务器机房的三维虚拟场景显示模块开发为背景，对现有虚拟现实场景生成的方法和技术进行了研究，提出基于平面草图描述实现机房环境三维可视化的方案，并初步实现了一个基于多文档人机交互界面的实验性演示系统，搭建出智能机房管理的基础性显示和管理模块。本文的具体工作内容如下：（1）研究和总结了现有虚拟现实场景生成的方法与技术，提出了基于草图描述的三维场景生成方案。以服务器机房场景显示模块开发为实例，阐述了基于草图描述三维场景生成的原理与算法，根

5、据三维场景概念模型对构建机房场景的平面草图元素进行了简化归类，并给出每一类草图元素的数学表达式。定义了创建与编辑草图的交互规则，解释了基于草图描述的三维场景生成过程。（2）结合可视化程序开发框架Qt和三维渲染引擎“鬼火”，完成了基于草图描述的三维虚拟场景生成的实验系统开发。介绍了系统开发所选用的工具与环境配置，在此基础上阐述了系统总体设计框架及主要功能模块的具体实现方法。给出了根据Bezier曲线计算绘制墙面控制点的算法；分析了三维模型文件存储格式特点及其导入时应该注意的几个问题；提出了通过三维模型AABB包围盒来控制三维模型导入时的位置与大小的方法；根据概念模型层次管理三维模型纹

6、理素材；解决了曲线墙绘制时控制点偏离路径位置的问题；对Maya镜头观看场景的不足加以改进。（3）针对三维可视化在教育领域的应用主要体现在虚拟校园、虚拟实验等方面，而在教育资源管理中应用较少的情况。考虑到三维可视化技术用于教育资源管理不仅可以提高工作效率，而且有利于教育资源优化的因素，本文探讨了基于草图描述的三维机房场景生成的实际应用，并设计了其在教育机房监控管理中的应用方案。关键词:虚拟现实，草图描述，三维场景重建，鬼火引擎，教育机房管理IAbstractWiththedevelopmentofcomputerandnetworktechnology,virtualrealityt

7、echnologyandtheInternetofThingstechnologyhavebeenusedtomanagetheteachingequipmentonline,suchaseducationalserverrooms.Visualizationandintelligenceofthevirtualenvironment(VE)maketheworkofmanagementeasy,asenvironmentalparameterscanbedynami