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随着计算机仿真技术和虚拟现实技术的发展,以三维场景为基础的虚拟漫游技术和场景渲染技术成为重要的研究方向,该技术可广泛应用于军事演练、城市规划、突发事件模拟、工业设计等领域。本论文主要对基于三维仿真平台的虚拟漫游技术的关键技术进行研究,包括三维建模技术、碰撞检测技术、路径规划技术等,最终实现了一个以上海博物馆的青铜馆为原型的虚拟漫游演示系统。论文的主要研究内容为: (1)研究了三维场景建模技术的评价标准和实现方法,对四种常用建模方法进行了分析说明。几何建模技术主要完成物体对象几何外形的生成以及纹理、颜色、光照信息的综合确定;物理建模技术主要完成物体对象运动特征和物理特性的模拟;图像建模技术是利用待创建的三维场景的有限的图像样本,通过相关图像处理算法和视觉计算算法来实现三维场景的构建;混合建模技术既可以避免几何建模中遇到的复杂场景导致的大量计算问题,又能兼得图像建模带来的实时性与真实性。 (2)研究了碰撞检测技术的基本原理,针对碰撞检测实时性与精确性不高的问题,提出一种基于空间剖分和分类遍历的碰撞检测算法。首先在空间剖分阶段利用八叉树空间剖分剔除不相交的物体对,在剖分子空间内构建混合层次包围盒,利用分类遍历的方法对层次包围盒进行遍历,有效减少了相交测试的次数。实验表明,该算法有效缩短了碰撞检测所需时间,在复杂环境下算法优势明显。 (3)研究了路径规划技术,首先对路径规划技术进行概述,分为全局路径规划技术和局部路径规划技术;然后针对全局规划中的A*算法进行了改进。选择对角线距离作为启发函数;使用二叉堆作为存储路径节点的数据结构来加快OPEN表的搜索速度。实验对比标准的A*算法和改进的A*算法在相同环境下的搜索耗时和搜索路径长度,结果表明改进A*算法的搜索速度相比于标准的A*算法大约提升了10.1%。 (4)在上述技术研究的基础上,本文综合利用虚拟现实技术实现了以上海博物馆的青铜馆为原型的虚拟漫游系统。首先对虚拟漫游系统搭建进行需求分析和开发流程介绍,包括素材准备、资源建立、场景设置和资源整合;然后完成系统框架和功能划分,根据漫游需求,分为三维交互漫游模块、快速导航模块、展品解说模块;最后介绍了虚拟漫游系统的搭建和运行结果。