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随着网络和多媒体技术的飞速发展,地学博物馆信息化研究工作日益深入。地学数字博物馆一般仅仅是以图片和文字的形式呈现博物馆的藏品信息,并不能让用户在馆内任意漫游,缺乏临场感和交互性。如何在网上塑造一个数字化的立体的地学博物馆,使用户具有身临其境的感觉,能够自由地选择漫游路径,随意地欣赏展品,了解展品的特性,是一个值得研究解决的问题。日渐成熟的虚拟现实技术使得上述问题能够得以解决。用VRML开发地学虚拟博物馆漫游系统,将实体博物馆进行三维建模,编制程序,并将其与数字博物馆的资源进行高效的整合,使用户可以在互联网中实现博物馆的异地浏览,有如身临其境的感觉。该方法丰富了媒体表现形式,塑造出一个立体化的,可从任意角度漫游的虚拟博物馆。本论文的主要内容如下:论文首先分析传统地学数字博物馆的概念,在分析其利弊之后,引出地学虚拟博物馆这一概念,将传统数字博物馆从二维拓展到三维。通过对国内外虚拟博物馆应用现状进行调研,分析实现虚拟博物馆的一般技术。在比较了国内外常用的实现虚拟博物馆的四种技术:JAVA 3D技术、CULT3D技术、QuickTime VR技术、VRML技术之后,结合课题的要求,选择VRML技术来实现本系统的开发。此种方法能够提供更强的交互性、更真实的实景空间、更逼真的沉浸感,同时也更适合网上传输。从需求的角度和VRML技术特征的角度出发,本论文提出了建立地学虚拟博物馆漫游系统的技术路线,并阐述了本课题的主要研究内容:几何体形状建模方法研究、纹理处理方法、环境光线的实现、控制观察者视点的方法、对观察者行为的感知、造型的定位与切换。确定了系统研究与实现的技术方向。 其次,本文分析了VRML的工作原理及基本特性,并详细地阐述了VRML的工作模式和VRML浏览器的概念模式。同时对VRML的关键技术进行了研究,其中重点介绍了VRML浏览器的三种类型、场景图的概念、路由和事件体系、VRML的光照技术。同时总结了VRML的语法特性及功能特性,为后期的系统开发奠定了理论基础。本文对课题的研究内容作了系统分析,在分析的基础上提出了系统的总体设计,并对虚拟博物馆外观设计和矿物展厅的设计思路进行了详细地介绍,同时给出了各设计模块的结构图,并简要介绍了本系统开发所使用的工具。 <WP=7>本论文重点研究了虚拟博物馆漫游系统的实现技术。依据几何模型、物理模型、行为模型的三个步骤实现本系统的开发。 论文先研究虚拟现实中几何模型的概念,分析常用的两种建模方法:层次建模法和属主建模法。在分析了系统子对象的特征之后,提出了本系统几何建模的方法:综合的模块化建模方法。并给出了本系统几何建模的流程图。在几何建模的实际过程中,考虑网络传输的问题,讨论了在不影响模型精度的前提下利用优化的代码去实现子对象的几何形状的建模方法。同时,由于每一个子对象都具有纹理特征,能否实现逼真的纹理映射控制是几何建模成功与否的关键。因此论文详细研究了纹理映射控制方法,给出了实现纹理控制的四个基本步骤。通过实践中的不断摸索,总结出实现较大几何体和不规则形状几何体的纹理映射问题的一般方法。解决了虚拟世界中复杂物体几何建模的问题,总结出矿物标本、树木、盆景等对象建模的一般方法。该方法创建的对象视觉效果逼真,实现起来较为简单,从而有效地减少了场景制作的工作量。同时,论文提出了物理模型的概念,阐述了碰撞检测的概念及基本原理。分析了空间分解法(Space Decomposition)和层次包围盒(Hierarchical Bounding Volumes)方法这两类几何模型间的碰撞检测算法。结合本系统的功能特性及VRML的语言特性,给出了简单适用的碰撞检测方法。最后,为了增加场景的交互性,本论文分析了虚拟现实中行为模型的概念,利用VRML的事件机制和路由技术为本系统添加了交互功能。用户通过键盘和鼠标可以和场景中的对象进行交互。整个三维场景制作完成后,利用JavaScript语言来创建程序脚本,实现HTML和VRML之间的通讯,从而控制和改变VRML虚拟空间的视角。本论文在完成上述研究的同时,也比较深入地探讨了如何优化VRML文件和VRML文件的渲染,并给出了具体的解决方案。论文最后给出了本文的结论,以及今后可能继续研究的方向。