虚拟校园全景漫游系统的设计与实现.doc

中图分类号 中图分类号 TP391 9 本本 科科 生生 毕毕 业业 设设 计计 申请学士学位 申请学士学位 论文题目论文题目 虚拟校园全景漫游系统的设计与实现 作者姓名作者姓名 张 晋 所学专业名称所学专业名称 计算机科学与技术 指导教师指导教师 庞明勇 赵瑞斌 2011 年年 5 月月 6 日日 学学 号 号 2009220088 论文答辩日期 论文答辩日期 2011 年年 5 月月 21 日日 指指 导导 教教 师师 签字 签字 滁州学院本科毕业设计 论文 原创性声明滁州学院本科毕业设计 论文 原创性声明 本人郑重声明 所呈交的设计 论文 是本人在导师的指导下独 立进行研究所取得的研究成果 除了文中特别加以标注引用的内容外 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果 本人完全 意识到本声明的法律后果由本人承担 作者签名 2011 年 5 月 6 日 目 录 摘要 1 Abstract 1 1 绪论 2 1 1 引言 2 1 2 选题背景及意义 2 1 2 1 选题背景 2 1 2 2 选题意义 3 1 3 本文结构及主要内容 3 2 相关知识 4 2 1 OpenGL 编程基础 4 2 1 1 OpenGL 简介 4 2 1 2 OpenGL 的主要功能 4 2 1 3 OpenGL 体系结构及工作流程 5 2 2 MFC 编程技术 6 2 3 虚拟场景建模技术 8 2 3 1 三维几何建模技术 8 2 3 2 基于图像建模技术 8 2 3 3 基于几何和图像的混合虚拟场景建模技术 9 3 全景漫游系统的设计 10 3 1 系统整体设计 10 3 1 1 系统功能概述 10 3 1 2 系统基本设计方案 10 3 1 3 系统基本框架 11 3 2 系统详细设计 11 3 2 1 全景图的生成 11 3 2 2 纹理贴图 14 4 系统实现与测试 17 4 1 主界面的实现 17 4 2 交互漫游的控制 18 4 3 系统相关测试 22 5 应用前景 23 结束语 25 参考文献 25 致谢 27 滁州学院本科毕业设计 1 虚拟校园全景漫游系统的设计与实现 摘要 虚拟现实技术能够逼真再现现实环境 用户在虚拟环境中通过自然的交互式操作能获得与 真实环境相似的感受和体验 全景漫游是虚拟现实技术的一种典型应用 本文旨在设计和开发一个 虚拟校园全景漫游系统 该系统不仅能以三维形式逼真再现虚拟校园环境 同时支持用户交互地漫 游 论文首先详细分析了各种建模理论和技术 特别全景图像合成技术和三维环境贴图技术 在此 基础上 确定了全景漫游系统实现算法和系统框架 最后 以滁州学院校园环境为例 利用 OpenGL开放图形库和VC 编程工具开发了虚拟校园全景漫游原型系统 实验表明该系统不仅能绘 制视觉效果良好且逼真的校园环境 而且支持用户流畅的交互式漫游操作 此外 就该系统在景点 再现 商品房展示等应用领域进行了尝试并取得良好视觉效果 关键词 全景图 图像拼接 OpenGL 虚拟校园 纹理映射 Design and Implementation of Virtual Campus Panorama Wander through System Abstract Virtual reality technology can verisimilitude reproduce the realistic environment in the virtual environment users can get with a real environment similar feelings and experiences through the natural interactive operation Panorama roaming is a typical application of the virtual reality technology This paper aims to design and develop a virtual campus panoramic roaming system this system not only can reappear in 3D virtual campus environment form lifelike and support the user interactively roaming Firstly the thesis introduces the modeling theory and technique detailedly special panoramic images synthesis technology and 3D environment mapping technology On this basis this paper determines panoramic roaming system implementation algorithms and system framework Finally in ChuZhou University for example using OpenGL graphics libraries and VC programming tools developed panorama roaming prototype system the experiment indicates that the system can not only render good visual effect and verisimilitude reproduce campus environment and support that the user fluent interactive roaming operations In addition applications such as attractions reappear and commodity house s show of the system have been tried and achieved good visual effect Key words Panoramic Image Image Mosaics OpenGL Virtual Campus Texture Mapping 滁州学院本科毕业设计 2 1 绪论 1 1 引言 近年来 随着科技的发展 我们进入到一个新的信息时代 众所周知 计算机已成为信息时代 信息处理的主要工具 成为人类与信息空间交流的主要通道 而在这其中 人机交互界面是一个主 要的障碍 那如何突破这一障碍 如何扩展人类的感知通道 提高人类对跨越时空事物和复杂动态 事件的感知能力 实现人与信息空间自然 和谐的交互 这些都己渐渐成为人类面临的新挑战 而 虚拟现实技术是解决这个挑战最有效的方法途径 虚拟现实 Virtual Reality 简称 VR 是近年来出现的高新技术 也称灵境技术或人工环境 它 借助计算机构建出一个与现实环境十分逼真的交互环境 使用户以自然的方式与虚拟环境中的对象 交互 从而产生等同于真实环境的感受和体验 虚拟现实技术己经成为计算机技术中研究 开发和 应用的热点 广泛应用于教育 军事 建筑 医疗 工业设计等各个领域 虚拟校园全景漫游是虚 拟现实技术在现代教育中的应用 它实现了对校园三维景观和教学环境的数字化和虚拟化 在学校 的教学资源管理 环境规划和学校发展等许多方面发挥了重要的作用 1 1 2 选题背景及意义 1 2 1 选题背景 随着社会和科学技术的发展 基于图像绘制的虚拟现实技术已经成为计算机视觉 图像处理 计算机图形学 人工智能研究的热点并得到广泛的应用 可应用于全景漫游系统的实现 虚拟现实 VR 技术最早在 20 世纪中期由美国 VPL 探索公司和它的创始人 Jamn IJaIlier 提出 这一概念 后来美国宇航局 NASA 的艾姆斯空间中心利用流行的液晶显示电视和其它设备 开始 研制低成本的虚拟现实系统 推动了该技术硬件的进步 目前 虚拟现实技术已获得了长足的发展 在国内 20 世纪 80 年代末开始进行研究 目前还处于初级阶段 2 美国作为VR技术的发源地 其研究水平基本上就代表国际VR发展的水平 目前美国在该领域 的基础研究主要集中在感知 用户界面 后台软件和硬件四个方面 北卡罗来纳大学 UNC 的计算 机系是进行VR研究最早的大学 他们主要研究分子建模 航空驾驶 外科手术仿真 建筑仿真等 Loma lAnda大学医学中心的DavidWarner博士和他的研究小组成功地将计算机图形及VR的设备用于 探讨与神经疾病相关的问题 首创了VR儿科治疗法 麻省理工学院 MIT 是研究人工智能 机器人 和计算机图形学及动画的先锋 这些技术都是VR技术的基础 1985年M1T成立了媒体实验室 进 行虚拟环境的正规研究 3 我国VR技术研究起步较晚 与国外发达国家还有一定的差距 但现在已引起国家有关部门和 科学家们的高度重视 并根据我国的国情 制定了开展VR技术的研究计划 九五规划 国家自然 科学基金委 国家高技术研究发展计划等都把VR列入研究项目 国内一些重点院校 已积极投入 到了这一领域的研究工作 北京航空航天大学计算机系是国内最早进行VR研究 最有权威的单位 之一 着重研究了虚拟环境中物体物理特性的表示与处理 实现了分布式虚拟环境网络设计 虚拟 现实应用系统的开发平台等 清华大学计算机系对虚拟现实和临场感方面进行了研究 例如球面屏 滁州学院本科毕业设计 3 幕显示和图像随动 克服立体图闪烁的措施和深度感试验等方面都具有不少独特的方法 哈尔滨工 业大学已经成功地虚拟出了人的高级行为中特定人脸图像的合成 表情的合成和唇动的合成等技术 问题 北方工业大学CAD研究中心是我国最早开展计算机动画研究的单位之一 中国第一部完全用 计算机动画技术制作的科教片 相似 就出自该中心 4 虚拟漫游技术是虚拟现实技术的重要组成部分 在各个领域 尤其是旅游 航天航空 医学 建筑等行业有着巨大的发展空间 著名的UC Berkeley建筑漫游工作室是世界上从事几何式建筑漫 游研究较早并取得突出成果的科研机构之一 他们从1990年开始进行复杂模型的实施漫游策略研究 1996年 其在SGI Power Series 320工作站上实现了北卡大学伯克利分校新信息楼Soda Hall的实时漫 游 国内方面 中国科学技术馆研制的 虚拟珠峰漫游系统 用户可以驾驶虚拟直升机飞越虚拟 珠穆朗玛峰 以体验VR的魅力 宁波数字城市仿真中心 可以在三维立体的虚拟场景中 使用户 在未来城市的各个角落体验对城市空间的真实感受 标志着中国在数字城市技术方面达到世界领先 水平 1 2 2 选题意义 VR是一项综合集成技术 涉及计算机图形学 人机交互技术 传感技术 人工智能等领域 它用计算机生成逼真的三维视 听 嗅觉等感觉 使人作为参与者通过适当装置 自然地对虚拟世 界进行体验和交互作用 现在 学校为了展示自身风采 越来越重视宣传 需要一种更为直接的方式 宣传自己 虚拟现实技术应用于学校 就是虚拟校园 能够全方位地展示学校的各方面环境 本课 题在对全景漫游技术探讨的基础上采用基于图像生成每个场景的全景图 从而实现一个中等复杂程 度的 具有一定人机交互能力的校园全景漫游系统 本课题运用虚拟现实技术实现校园全景漫游系统 让我们更加逼真的认识了解我们的校园 也 能从中了解虚拟现实技术的神奇效果 掌握2D纹理贴图在全景漫游系统中的运用 1 3 本文结构及主要内容 在阅读了大量标准文献 对虚拟现实技术及虚拟漫游系统有了较深理解的基础上 本文主要针 对目前虚拟校园的特点和存在的问题 提出了基于OpenGL的虚拟校园漫游系统的功能设计架构和 实现方法 通过实践和测试 本文提出的虚拟校园漫游系统运行流畅 对系统配置要求不是太高 而且 虚拟校园漫游系统真实地再现了校园的三维景观 可以在三维的虚拟校园中进行自由的漫游 可以实现真实感的交互操作 针对本选题的具体内容 将分成六个部分来介绍 第一部分绪论 这部分主要讲述引言 选题 背景 选题意义和本文结构等几方面的内容 第二部分相关知识 这部分主要介绍设计当中所涉及 到的相关技术和知识 包括OpenGL图形编程基础 MFC编程技术 全景图生成和虚拟场景建模技 术等 第三部分全景漫游系统的设计 本选题的重点 这部分主要分析论述全景漫游系统的整体设 计和详细设计 同时给出部分设计思想及代码实现 第四部分 系统实现与测试 这部分主要针对 系统的具体实现与相关测试 并写出其核心代码 第五部分应用前景 这部分主要通过具体的应用 实例展示本选题的意义 并总结相关技术应用的特点 第六部分结束语 对本设计进行了总结 滁州学院本科毕业设计 4 2 相关知识 2 1 OpenGL 编程基础 OpenGL被定义为 图形硬件的一种软件接口 从本质上说 它是一个3D图形和模型库 具 有高度的可移植性 并且具有非常快的速度 OpenGL严格按照计算机图形学原理设计而成 符合光 学和视觉原理 可以创建极其逼真的3D图像 许多三维演示系统都用OpenGL作为三维图形生成和 控制的编程接口 2 1 1 OpenGL 简介 OpenGL是近几年发展起来的一个性能卓越的三维图形标准 它是在SGI等多家世界闻名的计算 机公司的倡导下 以SGI的GL三维图形库为基础制定的一个通用共享的开放式三维图形标准 目前 包括Microsoft SGI IBM DEC SUN HP等大公司都采用了OpenGL做为三维图形标准 许多 软件厂商也纷纷以OpenGL为基础开发出自己的产品 其中比较著名的产品包括动画制作软件Soft Image和3D Studio MAX 仿真软件Open Inventor VR软件World Tool Kit CAM软件 ProEngineer GIS软ARC INFO等 值得一提的是 随着Microsoft公司在Windows NT和最新的 Windows 95中提供了OpenGL标准及OpenGL三维图形加速卡的推出 OpenGL将在微机中有广泛地 应用 同时也为广大用户提供了在微机上使用以前只能在高性能图形工作站上运行的各种软件的机 会 OpenGL是行业领域中最为广泛接纳的2D 3D图形API 其自诞生至今已催生了各种计算机平台 及设备上的数千优秀应用程序 OpenGL是独立于视窗操作系统或其它操作系统的 亦是网络透明 的 在包含CAD 内容创作 能源 娱乐 游戏开发 制造业 制药业及虚拟现实等行业领域中 OpenGL帮助程序员实现在PC 工作站 超级计算机等硬件设备上的高性能 极具冲击力的高视觉 表现力图形处理软件的开发 OpenGL的前身是SGI公司为其图形工作站开发的IRIS GL IRIS GL是 一个工业标准的3D图形软件接口 功能虽然强大但是移植性不好 于是SGI公司便在IRIS GL的基 础上开发了OpenGL OpenGL的英文全称是 Open Graphics Library 顾名思义 OpenGL便是 开放的图形程序接口 虽然DirectX在家用市场全面领先 但在专业高端绘图领域 OpenGL是 不能被取代的主角 2010年7月26日发布OpenGL 4 1和 OpenGL Shading Language 4 10 OpenGL4 1提高视觉密集型 应用OpenCL的互操作性 并继续加速计算剖面为核心的支持和兼容性第一次推出的OpenGL 3 2 使开发人员能够使用一个简化的API或保留向后兼容现有的OpenGL代码 这取决于他们的市场需求 2 1 2 OpenGL 的主要功能 OpenGL是一个开放的三维图形软件包 它独立于窗口系统和操作系统 以它为基础开发的应 用程序可以十分方便地在各种平台间移植 OpenGL可以与Visual C 紧密接口 便于实现设计的有 滁州学院本科毕业设计 5 关计算和图形算法 可保证算法的正确性和可靠性 OpenGL使用简便 效率高 概括起来 OpenGL主要有以下功能 1 建模功能 真实世界里的任何物体都可以在计算机中用简单的点 线 多边形来描述 OpenGL图形库除了提供基本的点 线 多边形的绘制函数外 还提供了比较复杂的三维物体 如球 锥体 多面体 茶壶等 以及复杂曲线和曲面 如Bezier Nurbs等曲线或曲面 绘制函数 从而可以方 便地构建虚拟三维世界 2 变换功能 可以说 无论多复杂的图形都是由基本图元组成并经过一系列变换来实现的 OpenGL图形库的模型变换有平移 旋转 比例缩放等多种变换 3 颜色模式设置 OpenGL提供了两种物体着色模式 一种是RGBA颜色模式 另一种是颜 色索引模式 Color Index 4 光照模型 要绘制逼真的三维物体 必须做光照处理 OpenGL可以控制光照与物体的关 系 产生多种不同的视觉效果 5 凡走样 在OpenGL绘制图形过程中 由于使用的是位图 所以绘制出的图像的边缘会出 现锯齿形状 称为走样 为了消除这种缺陷 OpenGL提供了点 线 多边形的反走样技术 6 融合 为了使三维图形更加具有真实感 经常需要处理半透明或透明的物体图像 这就 需要用到融合技术 7 雾化 正如自然界中存在烟雾一样 OpenGL提供了 fog 的基本操作来达到对场景进 行雾化的效果 8 位图显示和图像增强 在图形绘制过程中 位图和图像是非常重要的一个方面 OpenGL 提供了一系列函数来实现位图和图像的操作 9 纹理映射 在计算机图形学中 把包含颜色 alpha值 亮度等数据的矩形数组称为纹理 而纹理映射可以理解为将纹理粘贴在所绘制的三维模型表面 以使三维图形显得更生动 10 双缓存动画 出色的动画效果是OpenGL的一大特色 OpenGL提供了双缓存区技术来实 现动画绘制 双缓存即前台缓存和后台缓存 后台缓存计算场景 生成动画 前台缓存显示后台缓 存己画好的画面 2 1 3 OpenGL 体系结构及工作流程 OpenGL的作用机制是客户 client 服务器 sever 机制 即客户 用OpenGL绘制景物的应 用程序 向服务器 即OpenGL内核 发布OpenGL命令 服务器则解释这些命令 大多数情况下 客户和服务器在同一机器上运行 正是OpenGL的这种客户 服务器机制 OpenGL可以十分方便地 在网络环境下使用 因此Windows NT下的OpenGL是网络透明的 正象Windows的图形设备接口 GDI 把图形函数库封装在一个动态链接库 Windows NT下的GDI32 DLL 内一样 OpenGL图 形库也被封装在一个动态链接库内 OPENGL32 DLL 受客户应用程序调用的OpenGL函数都先 在OPENGL32 DLL中处理 然后传给服务器WINSRV DLL OpenGL的命令再次得到处理并且直接 传给Win32的设备驱动接口 Device Drive Interface DDI 这样就把经过处理的图形命令送给视 滁州学院本科毕业设计 6 频显示驱动程序 下图简要说明这个过程 OpenGL被设计成独立于硬件 以流水线的方式工作 这样可以把OpenGL看成一条生成流水线 原料是场景 物体的顶点 表面细节等信息 产品是看起来有三维感觉的平面位图 在OpenGL中 每个物体都是由一组平面构成的 这组平面记录了该物体的表面 需要用户提供围绕平面边缘的线 段的顶点参数 平面内图案的位图两组信息 术语称为Vertex 顶点 纹理 显然这些平面 越小则绘画出的三维图形越逼真 工作的流程大致如下图所示 工作流程的输入端可以是图象 也可以是几何图形 最终的结果是光栅化后的图象 这些进入 帧缓冲区后 由硬件显示在输出设备上 上图中的几何顶点数据包括模型的顶点集 线集 多边形 集 图象像素数据包括像素集 位图集等 它们经过各自的操作 在进行光栅化 片元处理后写入 帧缓存中 由此可见 OpenGL是通过一些基元如顶点 像素集建模 这种方式易于操作 但建模 较为复杂 此外 为增强真实感 OpenGL还提供了光照 视点设置 物体材料特性 纹理映射等其它功 能 这就大大地丰富了建模的能力 为开发三维地形可视化应用带来了方便 5 2 2 MFC 编程技术 MFC的英文全称是Microsoft Foundaiton Classes 即微软的基本类库 MFC的本质就是一个包 含了许多微软公司已经定义好的对象的类库 我们知道 虽然我们要编写的程序在功能上是千差万 滁州学院本科毕业设计 7 别的 但从本质上来讲 都可以化归为用户界面的设计 对文件的操作 多媒体的使用 数据库的 访问等等一些最主要的方面 这一点正是微软提供MFC类库最重要的原因 在这个类库中包含了一 百多个程序开发过程中最常用到的对象 在进行程序设计的时候 如果类库中的某个对象能完成所 需要的功能 这时我们只要简单地调用己有对象的方法就可以了 我们还可以利用面向对象技术中 很重要的 继承 方法从类库中的己有对象派生出我们自己的对象 这时派生出来的对象除了具有类 库中的对象的特性和功能之外 还可以由我们自己根据需要加上所需的特性和方法 产生一个更专 门的 功能更为强大的对象 当然 你也可以在程序中创建全新的对象 并根据需要不断完善对象 的功能 正是由于MFC编程方法充分利用了面向对象技术的优点 它使得我们编程时极少需要关心对象 方法的实现细节 同时类库中的各种对象的强大功能足以完成我们程序中的绝大部分所需功能 这 使得应用程序中程序员所需要编写的代码大为减少 有力地保证了程序的良好的可调试性 下面图2 21和图2 22表示一个MFC方式的程序的主要类之间的关系 是一个程序的整体的框架 图 2 21 MFC 类层关系图 Application Object Document Object View Object FrameWnd Object 图 2 22 Application Object 是全局对象 其他对象动态生成 滁州学院本科毕业设计 8 这两个图表示了使用MFC方式的应用程序的四个主要类之间的关系 CMyApp类主要的作用是 用来处理消息的 它统一管理程序收到的所有的消息 然后把消息分配到相应的对象 CFrameWnd 是CMainFrame的父类 CMainFrame负责视图 工具条和状态条等的显示 CView是CMyView的父 类 视图是一个窗口的对象 用户就是通过视图这个窗口对象来与文档进行交互作用的 CDocument是CMyDoc的父类 文档是数据的对象 目标 集合 文档通常是由文件菜单的新建菜 单项或者打开菜单项来创建的 并且通常是以文件的形式保存下来 在MFC程序中 程序的数据是 放在文档当中的 而显示数据则是利用视图方式 文档与视图分离带来的好处就是一个文档可以同 时具有多个视图 每个视图只显示文档中的一部分数据 或者以特定的风格显示文档中的数据 文 档与视图分离的另一个好处就是在程序中可以处理多个文档 通过对不同的视图的处理达到对不同 的文档分别处理的目的 传统的Windows编程方法在应用程序中有一个重要的函数WinMain 这个函数是应用程序的基 础 用户的操作所产生的消息正是经过这个函数的处理派送到对应的对象中进行处理 在MFC方式 的Windows应用程序中 用来处理消息的是系统自动生成的MFC中的类CWinApp的派生CMyApp 6 2 3 虚拟场景建模技术 虚拟现实场景中的模型是实际的或想象中的物体或现实的形状再现 建立造型模型是构造虚拟 现实场景的基础 模型构造的质量直接影响到虚拟场景的真实感和沉浸感 因此需要根据对象的特 点选取不同的建模方法 目前 虚拟现实建模技术主要可以采用三种方式 第一种方式是基于计算 机图形学的三维几何建模 Geometry Based Modeling 简称GBM 技术 第二种方式是基于图像的 建模 Image Based Modeling 简称IBM 技术 第三种方式是基于几何和图像的混合建模 GeometryJevel 指定纹理图像分辨 率的级数 当只有一种分辨率时 level 0 Components 是选择用于调整和混合的成分 width 和 height 分别指定纹理图像的宽和高 必须是 2n n 为正数 Border 为边界的宽度 必须是 0 和 1 format 和 type 分别指定纹理映射的格式和数据类型 Pixels 指定一个指针 指向纹理数据在内 存中的位置 2 控制纹理 纹理图像在映射到物体时会产生许多问题 这些问题主要有纹理图像的纹理怎样对应到屏幕上 的像素 怎样通过纹理贴图实现纹理缩放和纹理重复等 其实现函数为 glTexParameter 该函数 的原型 以 glTexParameterf 形式为例 为 void glTexParameterf GLenum target GLeHum pname GIAloat param 其中 target 参数为目标纹理 pname 参数的取值有以下几个 GL EXTURE MIN FILTER GL TEXTURE MAG FILTER GL TEXTURE WRAP S GL TEX TURE WRAP T 而 param 参数的取值要根据 pname 而定 3 纹理贴图模式 OpenGL 用于纹理贴图方式的函数为 glTexEnv 该函数的原型 以 glTexEnvf 形式为例 为 void glTexEnvf GLenum target GLenum pname GLtloat param 其中 target 参数必须为 GL TEXTURE ENV pname 参数必须为 GL TEXTURE ENV MODE 而参数 param 为 GL MODULATE GLDECAL 或 GL BLEND 4 定义纹理坐标 纹理坐标控制纹理图像中的像素怎样映射到物体 纹理坐标可以是 1 2 3 4 维的 通常用 其次坐标来表示 即 s t r q OpenGL 定义纹理坐标的函数为 glTexCoord 该函数共有 32 种 不同的形式 例如 gl TexCoord4f 0 0f 0 0f 0 0f 0 0f 14 纹理贴图其实现代码如下 namespace OGL class CCylinder float m Radia 圆柱半径 float m Height int m Slice 圆柱由 m Slice 个划分 滁州学院本科毕业设计 17 CGLTexture m pTexture 圆柱使用的一个全景纹理图 public CCylinder m pTexture NULL m Radia 1280 128 m Height 1024 1024 m Slice 12 char CylinderTex 255 Scene1 JPG LoadCylinderTexture CylinderTex void LoadCylinderTexture char CylinderTex if m pTexture NULL delete m pTexture m pTexture new CGLTexture CylinderTex CCylinder delete m pTexture void OnRender glPushMatrix glEnable GL CULL FACE glFrontFace GL CCW glColor4f 1 0f 1 0f 1 0f 0 8f if m pTexture NULL glEnable GL TEXTURE 2D glBindTexture GL TEXTURE 2D m pTexture GetTextureID float DeltAngle 360 m Slice glBegin GL QUADS for int i 0 i 360 0f m TFrame m Yaw 15 0f m TFrame m Pitch 15 0f if m TFrame m Pitch 25 0 vDeltDistance x 25 0 if vDeltDistance x 25 0 vDeltDistance y 25 0 if vDeltDistance y 25 0 vDeltDistance z 25 0 if vDeltDistance z 0 0 阻力影响角速度和位移速度变化 m vAcceleration m vVelocity 1 0f 相当于摩擦力 m vVelocity m vAcceleration deltaTime if m vAnglesVelocity Length 0 0 m vAnglesAcceleration m vAnglesVelocity 1 0f m vAnglesVelocity m vAnglesAcceleration deltaTime 滁州学院本科毕业设计 23 endif 4 3 系统相关测试 本设计主要运用虚拟现实技术实现校园全景漫游系统 让我们更加逼真的认识了解我们的校园 经过前期的分析和设计 虚拟校园全景漫游系统基本实现 本系统采用 VC 6 0 MFC 和 OpenGL 设计 交互良好 界面简单大方 可用鼠标和键盘进行控制 具体测试运行如下 1 编译 链接和运行 出现主界面 2 移动鼠标或按 W 键 向前移动 移动鼠标或按 A 键 向左移动 3 移动鼠标或按 S 键 向后移动 移动鼠标或按 D 键 向右移动 滁州学院本科毕业设计 24 4 变换场景 继续漫游 前面是体育场 漫游篮球场一角 5 漫游女生宿舍一角 近距离的女生宿舍 6 变换角度 蔚然湖衬托的图书馆背影 近看水上报告厅 5 应用前景 虚拟现实技术是本世纪发展的重要技术之一 作为一门科学和艺术将会不断走向成熟 在各行 各业中将得到广泛应用 并发挥神奇的作用 二十一世纪将是虚拟现实技术的时代 虚拟校园全景 漫游系统基于 MFC 和 OpenGL 开发设计 交互性强 界面良好 易于操作 我相信其在很多领域 一定有广阔的发展前景 1 旅游业 在旅游行业 在互联网上展示旅游景点的虚拟漫游在众多欧洲国家已经成为一种 时尚 虚拟全景漫游系统可以说是旅游公司 官方旅游机构 旅游景点经营者用于展示旅游景区 城市景观魅力的绝佳媒介 无论是放到互联网上 还是制作成光盘发给目标人群 一些国家的旅游 景点网站推出了景点导游栏目 它们将不同的景点和景区地图关联起来 能够结合地图让网上的浏 览者全方位感受景区的魅力 下面是琅琊山为环境的漫游系统 这样可以全方位展示琅琊山 促进 滁州旅游业的发展 滁州学院本科毕业设计 25 2 房地产 房地产是当今永不降温的话题 用什么方式来为楼盘买卖 房屋租赁做宣传 这 是业内人士一直在关注的焦点之一 相比较 3D 模型技术的高昂成本以及繁琐 费事的制作过程 基于全景图的全景漫游系统以制作简单 节省时间 价格低廉的优势更胜一筹 客户只要在自己的 电脑前就可以真正看到房屋的布局 户型等特点 3 教育应用 学校漫游 许多家长在为自己的孩子选择幼儿园 学校 尤其是私立学校 时 都会把校园的安全 环境作为重点考察对象 因为校园的环境对学生的学习 健康 生活有很大的 影响 也是学校整体水平的综合外在体现之一 比如教师是否宽敞明亮 宿舍是否属实 食堂的卫 生状况 图书馆的藏书量 体育 多媒体设施是否齐全 这些都是需要综合考虑的因素 利用虚拟 全景漫游系统 对校园进行全方位的展示 将这些场所连接起来 并和校园平面图结合 既清楚明 白 又能体现校园极大的吸引力和魅力 4 其它应用 另外 在各类展会 展览一级博物馆等场所 全景漫游系统都能够有很好的使 用效果和发展空间 虚拟漫游还可以在工程领域里 被用作数字可视化工程记录 在网络游戏中 作为虚拟的游戏场景 在文艺舞台上作为环绕的全景背景等 滁州学院本科毕业设计 26 结束语 虚拟校园全景漫游系统是计算机技术 虚拟现实技术 图形图像显示技术等诸多高新技术的综 合运用 在高校的虚拟校园建设中发挥着重要的作用 本文在虚拟现实技术的基础之上讨论了虚拟 校园的设计与实现 通过这次毕业设计 了解了虚拟现实技术的特点和一些理论 认识到虚拟现实技术在现代生活 中普遍性 在实现虚拟校园全景漫游系统的过程中 深入地研究了相关的三维计算机图形学以及 MFC 编程技术的相关知识 并对 OpenGL 的编程原理和编程机制做了一些研究和分析 下面对本 文的研究作进一步的总结 本文以一个滁州学院为真实场景 介绍了基于 OpenGL 的虚拟校园全景漫游系统的实际开发和 应