虚拟现实中立体显示技术的研究与实现.pdf

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1、摘要为使虚拟现实系统更加自然、逼真，立体显示技术和三维建模技术是其不可缺少的关键技术，本文就此展开了深入、广泛的研究。首先分析视景的生成过程和三维建模技术，以及支持视景生成的语言--OpenGL语言。三维建模技术介绍了视觉建模技术，包括几何建模、运动建模、物理建模、对象行为建模和模型分割技术。接着，分析了VRT,MultiGen和OpenGVS三个大型的虚拟现实开发软件，比较它们之间的优缺点，在此基础上，给出两种适合不同开发目的的桌面虚拟现实开发平台方案。然后分别分析了立体显示硬件和软件技术，介绍了计算立体显示的三种算法:透视投影旋转法、平行投影法和双中心投影法，并分

2、析它们的优缺点，由此决定使用双中心投影法实现本课题的立体显示。接着给出基于立体眼镜和头盔显示器的立体显示系统模型。最后介绍本课题的两个虚拟现实项目的场景构建及控制过程，研究分析了建模过程中采用的快速显示技术:模型分割、实例化、雾化和纹理映射技术。介绍了在程序控制中使用的碰撞检测技术和导览图的实现方法.并在这两个项目的基础上，分别基于VRT和OpenGVS实现了三维场景的立体显示;出于对立体显示技术的深入研究，又基于OpenGL实现了一立体显示实验系统。通过三个立体显示系统的使用.验证了一些影响立体显示效果的几个因素。关健词:虚拟现实，立体显示，三维建模.视景生成，视差

3、ABSTRACTTocreatemorenaturalandrealisticvirtualreality(VR)environment,Stereoscopicand3Dmodelingtechnologythatcan'tbelackedaretwokeypartsofVRsystems.Thispapercarriesoutextensiveandthoroughstudiesonit.Firstly,analysetheimagegeneratingprocedureinVRandtheprogramminglanguageforVRenvironmentge

4、nerating一OpenGL.Visionmodelingtechnologyisintroduced,includingGeometricModeling,KinematicModeling,PhysicalModeling,ObjectBehaviorModelingandModelSegmentation.Secondly,analysethreelargeVRdevelopmentsoftwareswhichareVRT.MultiGenandOpenGVS,comparetheirmeritandshortcomingandgivetwodesktopVR

5、developmentplatformprojectsthatadapttodifferentpurposes.Thirdly,analyseStereoscopichardwareandsoftwaretechnologies.Threekindsofmethods:rotationswithperspectiveprojection,parallelprojectionandtwocentersofprojectionthatarewiththeirdifferencearereviewed.Basedthis,wedecidetousetwocentersofp

6、rojectionforcomputingthelefteyeandrighteyeviewsofstereopair.TwosystembasedonpersonalcomputerandstereoscopicglassesandHead一ountedDisplayarepresented.Atlast,thescenemodelingsandcontrolproceduresofourVRprojectsareintroduced.Thequickdisplayingofmodels:modelsegmentationtechnology,fogthicknes

7、stechnology,instancetechnologyandtexturemappingtechnologywhichareusedbyourprojectstoimprovetheloadinganddisplayingofmodelsarediscussed.Incontrolprocedures,themethodsofcollisiondetectionandguide-mapthatareusedbyourprojectsareintroduced.Groundontheprojects,3Dscenestereoscopicbase