文档介绍：大庆石油学院
硕士学位论文
基于虚拟现实技术的虚拟实验室的研究与实现
姓名：瞿炜娜
申请学位级别：硕士
专业：计算机应用技术
指导教师：李从信
20030101
基于虚拟现实技术的虚拟实验室的研究与实现摘要本文介纠，运心虚拟现实技术建立网络虚拟实验室的关键技术，阐述槟馐笛槊垩兄频闹匾R义，然后以过程控制实验室为例介绍了虚拟实验室的建立过程。提供了。个可以通过网络访问的虚拟实验室的设计实例，升对其中的模型建立及交且控制进行了详细的论述。网络虚拟实验就是在写唇ǔ鲆桓隹墒踊娜肪常笛檎呖梢酝ü榔鞴鄄炷Ｄ馐笛过程，通过鼠标的点击以及拖曳动作来操作和控制虚拟的实验过程。在本文所介绍的过程控制虚拟实验室系统中，学生通过浏览器就可以观察到参数的调节对控制过程产生的各种影响，使得他们很方便的观察到不同的控制效果并很容易地掌握控制照理，极大的提高了他们的学****兴趣和效率。本系统的开发为Х梦试冻绦槟馐笛槭姨峁┝思际踔С郑ü扑慊绨咽笛楣獭⒎椒ㄒ约笆笛榻峁速而直观的展示给远程用户。该论文中首先介绍和分析了虚拟实验室的现状和发展趋势，然后对虚拟实验室模型的建立和系统的交互控制做了详细描述。在三维建模技术部分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并给出了外部三维模型的导八方法。在虚拟实验室控制系统中，对人机交互、虚拟实体操纵技术及过程控制虚拟实验室系统的实现做了论述。在文章的最后讨论了几个基于网络发布的虚拟试验室设计与实现的关键技术：场景优化过程中的消隐技术、纹理映射技术和际酰鲎布觳夤讨械陌尾愦畏ê途嗬敫俜ǎ约跋低秤胧莸陌踩ú呗晕侍狻关键词：虚拟现实，虚拟实验室，过程控制，建横，三维视景，交互
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引言虚拟实验室模型的建立一、二、虚拟现实技术虺芕，出现丁世纪年代术，是一种计算机领域的最新技术，它以模拟的方式为使用者刨造一个实时反映实体对象变化并与使者相互作崩的拘问界，在视、听、触、摸等感知行为的逼真体验中，使参与者可以获得直接参与以及探索虚拟对象／Ｋ处的环境中的作削与变化。虚拟现实已在娱乐、医疗、毯徒ㄖ⒔特蘸团嘌怠⒕履Ｄ狻⒖蒲Ш金融可视化等方面获得了应用，它将是世纪广泛应用的一种新技术。目前，随着虚拟现实技术的发展，在远程教育方面将得到越来越广泛的应用。随着教学体制的改革，实践环节成为学生深刻理解理论知识的一个重要环节，实验成为教学环节中不可缺少的重要组成部分。许多高校实验室存在教学设备陈旧、教育资金不足，难以满足曰益增长学生的需求和跟上技术日新月异发展的步伐。近几年来，个人计算机的性能已迅速增强，虚拟现实技术发展迅速，已基本能满足虚拟实验室的要求。微机价格低廉、便于操作的特点，使得虚拟实验室在教学、科普教育和技术研究领域应用成为可能。所谓虚拟实验室，是指利用虚拟现实技术实现的一类适于进行虚拟实验的实验系统，包括相应实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象以及实验信息资源等。虚拟实验室可以是某一现实实验室的真实再现，也可以是虚拟构想成的实验室。在虚拟实验室中，实验者有逼真的感觉，他似乎是在现实中的实验室里近距离进行现场操作。针对存在的实际问题，我们研究了用计算机对实验进行模拟仿真，并通过虚拟现实技术实现了过程控制课程中主要实验的仿真模拟过程，建立了过程控制网绍虚拟实验室。本课题介绍了运用虚拟现实技术建立网络虚拟实验室的关键技术，阐述了虚拟实验室研制的重要意义，然后以过程控制实验室为例介绍了虚拟实验室的建立过程。提供了～个可以通过网络浏览的网络虚拟实验室的设计实例，并对其中的模型建立及交互控制进行了详细的论述。为了使用户能够真正沉浸于一个由计算机生成的虚拟环境中，必须使生成的环境足够逼真和自然，一个虚拟环境是否逼真，取决于人的感官对环境的主观感觉。人对环境的感知主要是通过视觉、听觉、触觉、嗅觉及重力等来获取的，因此一个好的虚拟环境必须给这些感官提供与现实环境相似的刺激。人的信息感知约有％是通过眼睛获取的，所以视觉感知的质量在用户对环境的主观感知中占有最重要的地位。也就是说，一个虚拟环境的好坏主要取决于其视景生成系统的好坏，虚拟环境的视景效果是影响虚拟现实系统沉浸感的最重要的因素。计算机生成视景的工作主要包括以霾街瑁扑闵删哂姓媸蹈械耐夹巍Ｕ媸蹈邪ㄑ丈ā⒐庹铡⒘⑻甯泻驮硕校扑闵苫蛑苯哟油枷罂庵腥〉靡丫顾醯木哂姓媸蹈械谋尘巴枷螅璞浠唤夹魏捅尘巴枷笸骋话才旁谕蛔晗抵小虚拟场景的构建首先要完成的是对场景的三维建模工作，三维模型的构建是漫游系统实现的基础，也是虚拟视景生成技