（计算机应用技术专业论文）基于opengl的三维房屋装修系统的设计与实现.pdf

摘要 摘要 虚拟现实技术能够利用计算机生成较为真实的模拟环境，使用户沉浸在虚拟 环境中，同时通过人机接口，实现用户与虚拟环境直接交互。随着计算机技术的 发展，虚拟实现技术被广泛地运用于军事、娱乐、制造、医学、地理信息系统等 各领域。在装修行业，虚拟实现技术的“3 i 特征得到了淋漓尽致的体现，通过它 可以让人们充分发挥我们的想象，展示人们的风格和理念。通过虚拟漫游技术还 能让用户提前感受装修的效果。 本文对虚拟现实技术及相关的三维计算机图形学理论进行了研究，分析了虚 拟实现技术在国内外的装修系统中的运用以及现阶段市场的需求得出了项目产生 的由来。在此基础上，利用0 p e n g l 和v c + + 等编程工具的开发了一套交互式三维 装修系统。系统根据功能和需求，分为客服端程序、服务器端程序和后台管理程 序三个独立的部分，其中本人主要负责开发了客服端程序。本论文的主要工作包 括以下几个方面： 1 研究了虚拟实现的相关技术，介绍了几何建模技术和图像建模技术的一些工 作和算法，并对这两种技术的优缺点进行分析，然后对基于图形图像的混合绘制 算法和虚拟场景的实时漫游算法的研究进行了介绍。 2 研究了多种文件读入、虚拟建筑场景建模、虚拟场景漫游的i o 控制技术， 并予以编程实现。在研究虚拟漫游关键技术的基础上，建立了摄像机函数类、场 景模型输入函数类和模型数据类，完善了程序功能，优化了程序结构。 3 开发实现了三维装修系统的客服端程序，面向普通用户，为用户提供可以进 行三维场景布置的交互场景，具有向服务程序提供请求、从数据库服务器下载三 维模型数据和信息的功能。详细介绍了类和接口设计，三维场景搭建，二维户型 绘制，三维户型生成，模型数据读入，交互控制，矩阵转换，实时漫游，碰撞检 测等在程序开发中的实现，并配以源码和图片加以说明。 4 进行了数据库设计，用以管理系统中大量的用户、模型的数据，方便管理员 进行操控。 关键词：虚拟实现o p e n g l3 d s 模型交互控制三维建模 a b s t r a c t a b s 仃a c t v i r t u a lr e a l i t yt e c h n o l o g yt ot a k ea d v a n t a g eo fm o r er e a l i s t i cc o m p u t e r - g e n e r a t e d s i m u l a t i o ne n v i r o n m e n t , e n a b l e su s e r st oi m m e r s i o ni nav i r t u a le n v i r o n m e n tt h r o u g h h u m a n - m a c h i n ei n t e r f a c e ，u s e r sr e a l i z ead i r e c ti n t e r a c t i o nw i t ht h ev i r t u a le n v i r o n m e n t w i n lt h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e rt e c h n o l o g y , v i r t u a lt e c h n o l o g yi sw i d e l yu s e di n m i l i t a r y , e n t e r t a i n m e n t ，m a n u f a c t u r i n g , m e d i c a l ，g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m sa n d o t h e rf i e l d s i nt h ed e c o r a t i o ni n d u s t r y , v i r t u a lt e c h n o l o g yi m p l e m e n t a t i o n 3 i c h a r a c t e r i s t i c sh a v eb e e nt h o r o u g h l ye m b o d i m e n t ，w h i c hc 雒a l l o wp e o p l et og i v e 觚l p l a yt oo u ri m a g i n a t i o n ，s h o w i n gp e o p l e ss t y l ea n dp h i l o s o p h y t h r o u g ht h ev i r t u a l r o a m i n ga d v a n c et e c h n o l o g ya l s oa l l o w su s e r st of e e lt h ee f f e c to ft h ed e c o r a t i o n i nt h i sp a p e r , v i r t u a lr e a l i t yt e c h n o l o g ya n dt h er e l a t e dt h r e e d i m e n s i o n a lc o m p u t e r g r a p h i c st h e o r yr e s e a r c h ，a l la n a l y s i so fv i r t u a lt e c h n o l o g yi nt h ei m p l e m e n t a t i o no ft h e d e c o r a t i o na th o m ea n da b r o a du s et h es y s t e ma sw e l la sm a r k e td e m a n da tt h i ss t a g et o d r a wt h eo r i g i no ft h ep r o j e c t o nt h i sb a s i s ，t h eu s eo fo p e n g la n dv c + + a n do t h e r p r o g r a m m i n gt o o l sa r eb e i n gd e v e l o p e df o ras e to fi n t e r a c t i v et h r e e - d i m e n s i o n a l d e c o r a t i o ns y s t e m s y s t e mi na c c o r d a n c ew i t ht h ef u n c t i o n sa n dn e e d s ，i sd i v i d e di n t o c u s t o m e r - s i d e p r o c e d u r e s ， s e r v e r - s i d e p r o c e d u r e s a n dm a n a g e m e n t p r o c e d u r e s b a c k g r o u n d st h r e es e p a r a t ep a r t s ，o n eo fm ym a i nc l i e n ti sr e s p o n s i b l ef o rt h e d e v e l o p m e n to fc u s t o m e rs e r v i c ep r o c e d u r e sa n dd a t a b a s ed e s i g n 1 1 l em a i nj o bo ft h i s t h e s i si n c l u d et h ef o l l o w i n g ： 1 s t u d yo ft h ev i r t u a li m p l e m e n t a t i o no fr e l a t e dt e c h n o l o g i e s ，i n t r o d u c t i o no ft h e g e o m e t r i cm o d e l i n ga n di m a g em o d e l i n gt e c h n i q u e sa n da l g o r i t h m sf o rs o m eo ft h e w o r ko ft h e s et w ot e c h n i q u e st oa n a l y z et h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e s ，a n dt h e n b a s e do n am i x t u r eo fg r a p h i c si m a g er e n d e r i n ga l g o r i t h ma n dv i r t u a ls c e n e so f r e a l - t i m er o a m i n ga l g o r i t h ma r ei n t r o d u c e d 2 s t u d yo fav a r i e t yo fd o c u m e n t st or e a d ，v i r t u a la r c h i t e c t u r es c e n em o d e l i n g , v i r t u a ls c e n er o a m i n gt h ei 0c o n t r o lt e c h n o l o g y , a n dp r o g r a mi m p l e m e n t a t i o n v i r t u a l r o a m i n gi nt h es t u d yo fk e yt e c h n o l o g i e sb a s e do nt h et y p eo fs e tu pt h ec a m e r a f u n c t i o n , s c e n em o d e li n p u tf u n c t i o nd a t at y p ea n dm o d e lc a t e g o r i e s ，a n di m p r o v e d l i - _ _ _ - _ l _ - - _ l l _ _ _ _ _ - _ - _ _ _ _ _ l _ _ _ _ _ l _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ l _ _ - _ - - _ _ - _ - - _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ l _ _ _ _ - _ _ _ _ l _ _ _ _ _ _ _ 一一 p r o g r a mf e a t u r e s ，o p t i m i z et h ep r o g r a ms t r u c t u r e 3 t h ed e v e l o p m e n to ft h r e e d i m e n s i o n a ld e c o r a t i o ns y s t e mr e a l i z et h ec u s t o m e r s e r v i c ee n do ft h ep r o c e d u r e ，f o ro r d i n a r yu s e r s ，t h a np r o v i d eu s e r sw i t hi n t e r a c t i v e t h r e e d i m e n s i o n a ls c e n ez r r a n g e ds c e n e sw i t hs e r v i c ep r o c e d u r e st or e q u e s t , f i j o mt h e d a t a b a s es e r v e rt od o w n l o a dt h r e e - d i m e n s i o n a lm o d e ld a t aa n di n f o r m a t i o nf u n c t i o n s d e t a i l e dd e s i g no fc l a s s e sa n di n t e r f a c e s ，t h r e e d i m e n s i o n a l s c 宅1 1 es t r u c t u r e s ， t w o d i m e n s i o n a lm a p p i n gu n i t s ，u n i t st og e n e r a t et h r e e - d i m e n s i o n a lm o d e ld a t at or e a d , i n t e r a c t i v ec o n t r o l ，m a t r i xc o n v e r t e r , r e a l - t i m er o a m i n g , s u c ha sc o l l i s i o nd e t e c t i o na t t h ed e v e l o p m e n to fi m p l e m e n t a t i o np r o c e d u r e s ，a n dw i t hs o u r c ea n dp i c t u r e s t o i l l u s t r a t em y p o i n t 4 t oc a r r yo u tt h ed a t a b a s ed e s i g n ，m a n a g e m e n ts y s t e mf o rm a n yb s e r $ ，t h ed a t a m o d e lt of a c i l i t a t em a n i p u l a t i o na d m i n i s t r a t o r k e y w o r d s ：v m u a l - r e a l i t yo p e n g l i n t e r a c t i v e - c o n t r o l3 ds t u d i om a x t h r e e d i m e n s i o n a lm o d e l i n g i i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，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 为获得电子科技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 确的说明并表示谢意。 躲磋聋 日期：2 p 秒多年莎月翌日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 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、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：蛭导师签 日期： 第一章绪论 1 1 房屋装修系统发展简介 第一章绪论 近二十年来随着计算机硬件软件的飞速的发展，三维虚拟现实技术的应用也 有了长足的进步，从原来的航空航天和军事应用等不断拓展到面向人们的日常生 活，其中三维虚拟实现技术在房屋设计和装修中的应用越来越广泛。 由于虚拟实现技术可贵盼3 1 【l 】特性一沉浸( i m m e r s i o n ) ，交互( i n t e r a c t i o n ) ， 构想( l , n a g i n a t i o n ) ，虚拟实现技术特别适合建筑设计行业的需求，在这个行业中发 展飞速。具体的应用可以分为：设计应用，检测应用和市场促销应用。在建筑行 业的应用中，它突破了传统平面，二维和模型的束缚，使用户在设计过程中随时 可以进入建筑当中，身临其境的感受环境，空间，光照等等使得用户和设计者能 不断的交互意见。在虚拟环境中用户还可以用自然的方式和环境重的事物进行交 互。所以虚拟实现技术在建筑设计包括其分支家装行业应用非常广泛。【2 j 在国外，德国1 9 9 1 年就开始将虚拟仿真系统用于建筑设计装修行业中来，北 美和欧洲很多设计公司，房地产开发商很早以前就将虚拟仿真系统用于建筑设计， 并成为他们一项很重要的营销手段。【3 】 进几年来中国经济持续发展，发地产行业火爆。由于买房的人越来越多，越 来越年轻化，很多年青人都有了自己居家设计的需求，而三维虚拟技术在近年来 逐渐进入到现代家装设计的行列中来，在国内外由此应运而生的家装设计软件的 开发成为近年来的热点。 家装设计软件大体上可以分为两大类，一类是国外厂商生产的大型的专业图 像图形处理软件，如a u t o c a d 、l i g h t s c a p e 和3 d sm a x 等。这些软件功能比较完 善，在设计软件市场占主导地位，这些软件建模精美，但是价格也非常的高，而 且这类软件面向的是专业的家装设计师，普通用户使用起来还有相当大的困难。 另外一类是一些软件厂商在这些软件基础上所进行的二次开发，以及自己独 立开发的设计软件，如园方家居设计软件、中望装修设计软件等。该类软件比较 容易上手，但价格较昂贵，而且主要还是提供给专业的家装设计师使用，因此目 前使用的人还比较的少。国外著名的3 dh o m ea r c h i t e c td e l u x e 通常简称3 d h o m e ，目前开始在国内广泛被使用，而且该软件使用简单，普通用户很容易上手。 不过该类软件目前在国内仍然处于起步阶段。就成都而言，成都目前还没有一款 电子科技大学硕士学位论文 基于成都本地的居家设计的软件。 本文论述的三维虚拟房屋装修系统主要面向非房屋装饰专业的普通用户，采 用所见即所得( w y s l w y g ) 的操作方式给用户提供一个便利的建立虚拟三维场 景的界面，用户通过选择事先建立好的三维家具和装修材料模型，并选择一定的 材质和渲染效果，放入到三维房间场景中的适当位置，建立适合自己的房屋装修 方案，从而使用户即使没有专业的设计和制图知识，仍然能够建立出逼真的三维 房屋装饰场景，用户可以在自己配置好的三维场景中做虚拟漫游，从而可以更好 的以三维模拟方式向用户展现房屋装修后的现实效果。该系统的实现，在房屋装 修成为人们日常生活主题的今天，会具有广泛的用户群。 系统中的房间模型采用两种方式提供给用户，一种是依据目前市面上在售的 现成楼盘户型供用户选择，另一种是采用用户自定义户型的方式。前一种直接由 现有户型的三维顶点数据绘制房屋场景，后者通过用户建立的二维户型生成三维 房屋场景。该系统根据现有市面上存在的房屋装饰材料和家具建立三维模型，通 过给用户提供导入接口，放入到三维房间场景中。用户通过虚拟方式采纳不同房 地产开发商、装饰材料销售商和家具销售商的产品，通过权衡价格、装饰效果等 因素选择适合自己的装修方案。同时，系统也给各种商家提供了向用户展示自己 产品的舞台。因此该系统的实现将会有巨大的潜在商业价值和市场需求。 另外，该系统的采用b s 和c s 两种模式免费提供给用户使用，给用户提供 了极大的便利。通过b s 模式，只要用户能够上网浏览网页，安装一个客户端插 件，即可在线建立自己的虚拟房屋装修方案。系统投入运行后，系统维护人员仍 然可以根据目前市场产品的变化在服务器端的三维模型库中添加新产品的三维模 型，而用户则可以在客户端选择并下载使用。 1 2 论文背景及研究内容 1 2 i 论文的研究背景 四川省青年软件创新工程以“把人力资源转变为人才资本为宗旨，按“政 府搭台引导，青年才俊唱戏，社会主体参与 的原则，以优秀项目和人才竞争评 选的方式，吸引各方资金，支持和赞助我省高校学生从事有创意、有产业化前景 的软件研发项目。通过对这些项目的资助，遴选出一批有新意、有特色、有潜力 的优秀项目和优秀团队，并对这些项目和团队进行跟踪培养和产业化对接扶持， 2 第一章绪论 发现我省新的软件技术生长点，营造我省计算机技术人才队伍的产学研成长环 境，促成优秀的项目成果转化，使优秀的青年技术团队成为四川省乃至西部软件 产业的生力军。 随着房地产业的蓬勃发展，房屋装修需求逐年见长，已成为人们生活的又一 消费热点，同时由于生活水平的提高，人们对房屋装修也愈加要求精益求精。随 着互联网技术和虚拟现实技术的发展，基于互联网的虚拟房屋在线装修使用户能 够在购买装修产品和家具之前提前体验实际应用效果，并通过虚拟装修好的场景， 确定适合自己的装修方案。该应用已成为目前三维虚拟技术应用的一个热点。 该项目由电子科技大学数字媒体实验室“三维虚拟房屋装修项目开发小组 提出，受“四川省青年软件创新工程一基金资助，并由电子科技大学数字媒体实 验室“三维虚拟房屋装修项目力开发小组承担完成 1 2 2 研究目的和主要内容 该项目要实现的主要目标包括，建立一个供用户可以绘制三维房间场景、选 择装修材料进行房屋装修和加载已有的三维模型的软件。用户通过由我们提供的 现有楼盘户型的三维顶点数据或者通过简单的操作绘制出自定义的房屋的户型结 构，通过下载系统服务器自带的房屋装修材料信息和三维家具模型库，对房间进 行装修和布置。系统在一个立体的画面中，通过互动的方式给出不同的装潢材质 供客户挑选。不仅包括地板、吊顶、窗帘、墙面等硬装潢方面的材质变换，更可 以在局部改变室内的装修格局以及家具式样等软装潢方面的切换。同时可以让客 户多角度、多方位的对整个装修设计效果作一个预览，及时做出调整和修改，真 正让客户做到根据个人喜好装修自己的居室，避免了装修房千篇一律的格局，凸 显个性化创意。在建立适合自己的房屋装修装饰方案时，用户可以根据系统提供 的每种模型自带的商品信息，如单价、销售商信息等选择符合自身需求的材料， 在完成自身的房屋装修方案后，软件可以自动计算出本装修方案所需的价格预算， 并通过系统提供的销售商信息进行更为详细的咨询，确保用户能建立出满意的居 家方案。系统后台建立一个响应客户端请求的服务器端响应软件，以及一个数据 库服务器来存放各种模型和材料信息。 项目实施的主要内容含场景绘制和布局的客户端系统、负责接收客户端请求 的服务器响应程序和数据库。 1 三维户型的产生：客户端提供给两种选择户型的方式：现有户型和自定义 3 电子科技大学硕士学位论文 户型。前者房屋数据存放在服务器数据库中，当用户选择了指定的户型，客户端 通过请求服务器程序响应，从数据库下载当前户型的三维顶点坐标数据等；后者 根据用户绘制的二维户型图，同时根据目前房产户型中的层高等标准自动产生户 型的三维顶点数据。客户端根据产生的户型顶点数据绘制出指定户型的三维房间 模型。 2 房间内装潢：客户端根据服务器存在的数据，提供多种装修建材的简要信 息供用户预览并选择，根据用户的选择，向服务器端软件请求图片数据和相关商 品信息，通过网络传送回客户端，并可以渲染在不同房间的地面、吊顶和墙面上。 3 室内家具和饰品的布局：同上述建材信息处理相同，客户端在初始化时先 下载各种三维模型的简要信息和缩略图，供用户选择。用户确定要使用某种模型 后，再从服务器下载对应的三维模型数据。用户获得三维模型后，利用三维场景 漫游技术，可以携带该模型在三维房间场景中( 虚拟) 走动，并可以放置在自己 认为合适的位置。同时客户端记录下用户放置模型的三维坐标。 4 模型本地保存：系统提供给用户保存已建立好的方案的功能，保存的数据 只包含房间顶点数据、物品和模型标识及放置的位置坐标。数据以自定义格式保 存在用户的硬盘上，当用户重新开启软件时可以根据该数据从服务器下载指定模 型自动建立三维场景。 5 服务器端设计：数据库存储模型信息，如类别、名称、对应模型或图片在 服务器 硬盘上的实际位置等。服务器端响应软件负责接收客户端请求，并从数据库 或硬盘上获取数据返回给客户端。服务器同时提供给系统管理员一个管理( 添加、 修改、删除) 三维模型和材料的界面。网络数据传输采用t c p 和u d p 协议。 该项目采用的技术主要有o p e n g l 三维场景和物体的绘制、3 d sm a x 建模软 件的使用。利用o p e n g l 进行三维户型的绘制、渲染，以及对3 d s 模型的调度操 作和三维场景漫游等；利用3 d sm a x ，结合当前市面上存在的家装材料和家具模 型建立虚拟三维模型。同时还涉及到数据库管理和网络通信技术的应用。 系统开发平台基于w i n d o w sx p 。本项目开发工具及语言：客户端采用v i s u a l s t u d i o6 0 ，结合o p e n g l 进行开发和模型调度； 服务器端采用c + + b u i l d e r 6 0 建 立便于系统管理员操作的用户界面，服务器数据库采用o r a c l e 9 i ；基于b s 模式的 网站服务器采用m i c r o s o f t 的i i s 服务器；三维建材模型和家具模型的建立采用3 d s 4 第一章绪论 1 3 论文的组织结构 第一章，简要介绍虚拟技术的的概念、国内外虚拟技术的发展状况、虚拟漫 游技术在建筑设计、施工和其它领域的应用。阐述本研究的背景和研究目的，并 对论文所涉及到的主要内容进行简要的说明。 第二章，对系统进行了可行性分析包括技术可行性和经济可行性，得出了可 行的结论，然后利用了u m l 对系统进行了需求分析。 第三章，首先介绍了三维装修软件的在国内发展状况，结合实际的需求提出 本系统设计的目标和主要工作内容，分析了系统的优点。并对系统的结构做出了 初步的设计和划分，分析这三部分的程序流程。最后对系统的开发环境及语言做 了介绍。 第四章，详细讲述了系统客服端的设计与实现，包括类与接口设计、系统设 计模式、户型绘制和生成、虚拟漫游，模型加载、交互控制、矩阵变换、碰撞检 测等技术详细设计和编程实现。 电子科技大学硕士学位论文 第二章可行性研究和基于u m l 的需求分析 2 1 问题定义 问题定义( p r o b l e md e f i n i t i o n ) 4 1 1 p 软件定义，是软件工程计划时期的第一个 阶段，为软件的可行性研究和软件开发计划的制定提供功能和性能的依据。其目 的时弄清用户需要计算机解决的根本问题，以及项目所需的资源和经费。 问题概述：在目前的市场环境下，有越来越多的的已经买房的业者需要装修 房屋，其中很大一部分人有意愿愿意自己装修房屋，但是市场上却没有一款合适 这部分人群的所用的装修软件，现有的装修软件大多基于专业的图形软件进行的 二次开发，操作上要求很高的技术并且都是付费软件。所以本论文致力于开发一 套面向非专业用户的房屋装修系统， 第一、它应该可以实现用户对家装材料的选择如墙面壁纸，墙顶吊灯， 能够实现对家具模型的选择，摆放。 第二、这套系统要实行商业运行，必须要有实现盈利的手段，我们可以 利用这套系统展示商家的参品，系统的家具模型，装修商品的原 型应该来自市场，应该可以展示模型的商业信息 第三、由于各个用户的住房的户型各不相同，应该实现一套工具能够很 容易绘制三维户型。 第四、为了让用户有一定程度的沉浸感，应实现虚拟漫游功能。 项目目标： 对房屋的装修。 项目规模： 建立一套三维的房屋装修系统使非专业的用户能够很容易的实现 四川省青创基金所支持的1 0 0 0 0 元人民币。 6 第二章可行性研究和基于u m l 的需求分析 2 2 可行性研究 2 2 1 技术可行性分析 2 2 1 1 技术分析 根据我们所设想的功能，我们分析服务器端和客服端的设计会遇到什么问题， 有什么解决方案。 服务器端： 1 数据库设计：详细的数据库设计文档、编写数据库脚本( 表、过程、 函数、触发器等) 。三维模型和纹理图片的存放暂定存储在服务器硬盘上，设 计人员考虑是否可以直接存放在数据库l o b 字段。 2 网站建设：j s p 或a s p n e t ，连接o r a c l e 数据库。 3 代理程序实现：主要是实现网络功能，处理客户端的请求，给客户 端发送三维模型及纹理图片。使用u d p 协议。开发平台使用v c 或c + + b u i l d e r 6 。 需要考虑的内容是：客户端和服务端双方请求和反馈的数据约定、如何对网络 传输的数据进行校验。该部分需要考虑客户端和服务器端两方面。 4 后台管理程序：后台供管理员向服务器添加三维模型和纹理，以及 它们附带的相关信息( 存入o r a c l e ) 。由于涉及到界面设计( 尽量美观易用) ， 基本确定采用c + + b u i l d e r 6 。 在应用程序中o r a c l e 的连接采用o c i ，尽量不用a d o ，主要因为o e i 速度要快得 多，而且有相关开发经验。 客户端： 5 界面规划和设计：采用c + + b u i l d e r 6 或者v c ，结合o p e n g l 设计， 由于界面直接面向用户，功能较多，事先应该根据系统设计文档确定一个详细 设计框架、提供哪些功能。 6 通过二维绘制生成三维房间：主要解决技术问题，如何制作一个可 以供用户绘n - - 维线条的画板( 可以参考3 d m a x 的功能，只不过它是三维，我 们初步确定采用二维，这样会更简单些) ，如何在提供的界面上通过鼠标来绘 7 电子科技大学硕士学位论文 制二维房间模型、如何通过二维数据生成三维房间模型。 7 三维建模：初步打算采用3 d m a x 建立模型，根据市场调查人员提供 的信息建立具有代表性的一些模型并贴图。主要是美工，网上有现成的三维模 型，可以借鉴。 8 模型导入及模型选择：解决技术问题，如何在o p e n g l 中导入3 d m a x 或其他三维模型。o p e n g l 导入3 d s 文件时模型纹理有时会丢失，功能不太完 善，考虑可否采用其他三维模型。模型选择是指如何通过鼠标在三维场景中选 中一个物体，选中后用户可以通过键盘鼠标操作移动这个物体( 宝典上有参 考) 。 9 模型移动及定位：解决技术问题，具体要实现的功能是，当用户在 资源面板上选择了某个三维模型，该模型就会出现在o p e n g l 场景中、视点正 前方，当用户用鼠标和键盘( 上下左右) 在场景中移动时，模型始终在视点前 方，当移动到用户认为合适的位置时，可以通过某个按键操作将模型放置的该 处。 1 0 a c t i v e x 控件的实现：只需将上述已经生成的客户端程序转换为 a c t i v e x 控件方式就行了。不需要提供控件的外部接口。 1 1 导航图：给当前三维场景制作二维鸟瞰图( 可以由原先绘制的二维 数据生成) ，在图上以点的方式标记当前视点所在的位置，并且该点随视点的 移动实时移动。鸟瞰图以新开视口的方式在当前o p e n g l 窗口的右上角显示。 - 2 2 1 2 风险分析 前面的技术分析详细讲解了这个项目开发所需的技术。这一小节将对系统中 技术难点和将来可会遇到的技术风险进行分析。 首先最大的难点时系统的架构，由于时第一次参与开发这种大型的系统设计， 对于系统的架构、功能模块划分和整合没有太多经验。针对这一问题，我们的系 统开发将严格按照软件工程的标准进行，采用m v c 模式。 模型的导入也是难点之一不同公司开发的三维模型的格式不一样，我们初步 定为支持3 d s ，o b j 格式，具体的模型底层数据i o 功能，如何存储都是难点，因为 网上有相关的代码介绍，开发成功并不困难。 第二章可行性研究和基于u m l 的需求分析 模型的交互功能，如模型选择，拖动，旋转。都需要对o p e n g l ，模型底层开 发有比较详细的经验。 总的来说，系统地功能很多所牵涉的技术很多，但大多都是比较成熟的技术 有实例可以参考，所以项目的开发在技术上是可行的。 2 2 2 经济可行性分析 系统的开发主要由在校的研究生完成，1 0 0 0 0 元经费主要用于补贴组员的生 活，并没有其他工资支出和运营成本。在经济上是可行的。 2 3 基于u m l 的需求分析 u m l 是一种描述、构造、可视化和文档化软件系统的语言。用于商务建模、 需求管理、分析、设计、编程、测试等。 s l u m l 是软件界第一个统一的建模语言， 已经成为国际软件界广泛承认的标准，有很广的应用范围。它是一种通用的建模 语言，拒用创建系统的静态结果后和动态行为等多种结构模型，具有可扩展性和 通用性，适合与多种多变的建模。 6 1 2 3 1 系统用例分析 在客服端，参与者是用户，使用各种功能是各种用例，比如，选择户型，添 加删除模型，调整模型位置，墙面设置，俯视模式，虚拟漫游，查看模型信息等 等，客服端用例分析图如下图2 1 所示。 9 电子科技大学硕士学位论文 在后台管理程序中，管理员可以对数据库中的模型信息，户型信息等进行更 图2 - 2 后台管理程序用例图 2 3 2 静态模型建立 我们采用u m l 的类图来描述静态模型，来表达系统之间类与类之间的关系， 是u m l 中最基本、最重要的模型。【7 】 根据客服端用例分析还有，我们可以找出，并确定出最主要的类有：场景管 1 0 第二章可行性研究和基于u m l 的需求分析 理类、漫游类、户型绘制类、模型类、碰撞检测类 图2 - 3 静态模型类图 2 3 3 对象间功能交互分析( 顺序图) 顺序图( s e q u e n c ed i a g r a m ) 用来描述对象之间动态的交互关系，着重体现对 象问消息传递的时间顺序。【司 顺序图存在两个轴，水平轴表示不同的对象，垂直轴表示时间。顺序图中的 对象用矩形框表示，并标有对象名和类名。垂直虚线时对象的生命线，用于表示 在某段时间内对象时存在的。【9 】 对象间的通信通过对象的生命线之间的消息来表示，消息的箭头类型指明消 息的类型，分为简单消息、同步消息和异步消息。 说明信息用于说明消息发送的时间、动作执行的情况、定义两个消息之间的 时间限制、定义一些约束信息等。消息可以是信号、操作调用或其他，消息可以 有序号，还可以有条件。【1 0 】 用户在场景中加入模型顺序图分析： 电子科技大学硕士学位论文 ! n ：；： ； ；i ：j ；：；j ：i ； i ：；：i ：i ： ：；i ： ： k 一l ： j：；j ：j ：；ii ；ji ：；：f 。r r ri ；：； j：l ：；：；l ： ：i ：j ：；i ： ! ： ： ： i ： i ： ：、： ? l； ， ，、。= ；i视图 jt 梭璎 c 场景僳存 i 鼹翻t 田p ： 1 一。7 ! i；? ； 1 冷，j l 慢型 ：i：；| l ； i i ： ； ：i ：i ： ： ；苇； ， ：， ql”向视图中绘制：i 臻：i j ： ；i ：一了r il ；： + _ ： i ? 一： le，- 止： 一 j ： ：j： ii；强 ： ：r ：一计 ii ；i ；ili i ；：； ； j l ：； ：i l ： 一 l：! 叠_ - ：j 曩拳l 聚卡1 1 1 一驴瑚i 疆 ，卜 。1 辨 霞f j l f - 一 d ? 至 l ：； i ：i ：瞍塑税囝鳓襞：i 二? ：- ；- ! ；i ! ：；! e r ： ，： l ，雏； !l至 + 1 一l i l ：。l ： ；：；： ! 譬“ i | ；”潞 ；l ：毽： l ： ： 移动模型顺序图分析 图2 _ 4 添加模型顺序图 i ：” ： ii：t ： ；：k 夕! ! ：。 ： 一： ；： ： 3 i 一； z 一g1 ；， c 擞型 舞僳1 秽 ，72 ，：一 盥盥 ：一 ， 。璜层氆i 圈p ： lr i rl o ； - 厶 移：动模裂l f ：、一! 一： i ； ：i l 一 事。” 掣 i ；一 ：；州砰掣警麟- 一 ， 疆 委 ：；：i li a ，i；一：lrj i ：t癖一一蠢i 夹 j ii ： ，i：山： - j 一： ：1 ；? ，“_ ：。 ll ：譬哥警翌冀警 j l 一 ：le+ ： ：二 ： ： 1 慰豺税圈外槐j ， -5 。 ”：；! t j；：”一：。：；：。“f 二： 一 ： ：一”：+。： ：王一 7 ：4 j 下“ u ；： l ：。：。 、r ；：i ：l ： ： 一 ：r ；= j ：!上 ：。j i 。；j l 上- ：! ：l ：， 图2 5 移动模型顺序图 第二章可行性研究和基于i m ，的需求分析 用户修改模型属性顺序图分析 用户删除模型顺序图： 图2 - 6 修改模型属性顺序图 图2 - 7 厂啊、i ： ：k ；：i 、：；：；：；i ：； i ：，；：；：； 0 i 。j ：一i 一；，： 。 l 矗。： ：； i jj ：；一一： ：；：i ： ，i ： 。 。! 一 jt 稳j 篝! 季 山 习e l ；q l 二 生姗嘲i i ： j 王燃刑鏖概缝梧i 豫量j 盛靠奇戡f 肾- 【阶一 i i 明m 睐。矧 蓐挈嘻：凰聪j 扁矗d 石。；。i 。；、； 一：j l r - 】 吸父模型属性 。曩隧； ”i i ：i 。i “f + ! ； e j | li ： ： b 二一 ；一io ；：一：。j t ! 一： j 。j 。，i ；，；。 ； l ； ；i ： ；： ，j ：二：刀i ： 掌；譬， 。j， j ； 鬃 ： ：锑滋题l 表惟： 伊 一，t ； ：一 ； 一；_ ；- 一 ； 疆； | 1 n ：i ：jhi l ：i ；： ； ；里弘i h k 一= = 五 - 】 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