毕业设计（论文）-基于图像的风景旅游模拟漫游系统.docx

目录 11.绪论 41.1引言 41.2选题背景及意义 41.2.1 选题背景 41.2.2选题意义 51.3本文结构及主要内容 52相关知识 72.1 OpenGL编程基础 72.1.1 OpenGL 简介 72.1.2 OpenGL的主要功能 82.1.3 OpenGL体系结构及工作流程 82.2 MFC编程技术 102.3虚拟场景建模技术 112.3.1三维几何建模技术 112.3.2基于图像建模技术 122.3.3基于几何和图像的混合虚拟场景建模技术 123全景漫游系统的设计 143.1系统整体设计 143.1.1系统功能概述 143.1.2系统基本设计方案 143.1.3系统基本框架 153.2系统详细设计 153.2.1全景图的生成 153.2.2纹理贴图 194系统实现与测试 234.1主界面的实现 234.2交互漫游的控制 234.3系统相关测试 275应用前景 31结论 33致谢 34参考文献 35基于图像的风景旅游模拟漫游系统［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风景全景漫游系统，该系统不仅能以 三维形式逼真再现虚拟图像环境，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，利用OpenGL开放 图形库和VC++编程工具开发了虚拟图像全景漫游原型系统，实验表明该系统 不仅能绘制视觉效果良好且逼真的旅游环境，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；虚拟风景旅游；纹理映射Design and Implementation of Virtual Campus PanoramaWander-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, 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 Mapping1.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风景全景漫游是 虚拟现实技术在现代教育中的应用，它实现了对风景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⑴1.2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 AJamn IJallier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囚美国作为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⑶ 我国VR技术研究起步较晚，与国外发达国家还有一定的斧距，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，例如球面屏幕显示和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,就是虚拟风景旅游，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风景全景漫游系统本课题运用虚拟现实技术实现风景全景漫游系统，让我们更加逼真的认识了解 风景旅游，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风景的特点和存在的问题，提出了基于OpenGL 的虚拟风景漫游系统的功能设计架构和实现方法而且，虚拟风景旅游漫游系 统真实地再现了风景旅游的三维景观，可以在三维的虚拟风景中进行自由的漫 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oOpenGL的前身是SGI公司为其图形工作站开发的IRIS GLo 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 OpenGLOpenGL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 2。