基于OSG黄土丘陵沟壑区立体农业虚拟仿真系统的研究与实现

发布时间：2017-09-29 02:33

  本文关键词：基于OSG黄土丘陵沟壑区立体农业虚拟仿真系统的研究与实现

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【摘要】：当今,虚拟现实技术作为高科技虚拟仿真技术被运用到了多个领域,尤其是在地形仿真方面有着重要的作用。黄土丘陵沟壑区是黄土高原土壤侵蚀最为严重的地域,以虚拟仿真技术作为立体农业模式的技术支撑,成为黄土丘陵沟壑区整治过程中的必要环节。利用OSG引擎开源特性以及高性能的三维图形学功能,以黄土丘陵沟壑区为主要的研究对象,应用C++编程语言及3DSMAX建模软件构建一个动态、可交互的黄土丘陵沟壑区虚拟仿真系统,有效解决了大规模的农田模型和多种不同类型农作物模型在动态场景中的处理效率以及多种农作物模型动态剪裁并更新场景的问题,真实呈现了黄土丘陵沟壑区立体农业规划的全景,为黄土丘陵沟壑区的研究与治理提供了便捷、直观、具有较强沉浸感的可视化辅助决策服务。本文主要的研究内容包括：构建了黄土丘陵沟壑区三维地形模型、生物防护林带内的多种农作物模型以及基本农田模型和基础设施模型；通过OSG引擎将多种农作物模型、基本农田模型以及集水窖工程设施模型加载到黄土丘陵沟壑区峁、坡、沟三带和基于土地适宜性特征划定的六个区段中相对应的场景位置上,建立黄土丘陵沟壑区立体农业“三带六段”模式场景模型,添加沟壑区漫游、天空盒覆盖、导航图等可视化功能对场景进行渲染；采用碰撞检测原理、通过人机交互机制控制多种农作物模型的动态加载、替换、移动和删除,进行场景更新。最后,本文以上述关键技术的研究为依据,开发基于OSG的黄土丘陵沟壑区立体农业虚拟仿真系统。
【关键词】：OSG 黄土丘陵沟壑区 立体农业仿真 动态加载
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S126;TP391.9
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 研究背景与意义8
• 1.2 研究现状8-10
• 1.3 本文的研究内容和组织结构10-12
• 第二章 相关技术基础12-20
• 2.1 虚拟现实技术12-13
• 2.2 场景图理论13-14
• 2.3 三维引擎OpenSceneGraph(OSG)14-18
• 2.3.1 OSG的概述14-15
• 2.3.2 OSG的组成模块15-16
• 2.3.3 OSG的内存管理16-17
• 2.3.4 OSG的渲染过程17-18
• 2.4 三维场景建模软件18-20
• 第三章 黄土丘陵沟壑区场景及模型的构建方法20-26
• 3.1 黄土丘陵沟壑区场景构建方法20-24
• 3.1.1 利用3DSMAX对沟壑区场景建模20-22
• 3.1.2 植物模型和基础建设设施模型的制作22-24
• 3.2 场景模型的加载方法24-26
• 第四章 沟壑区自然环境渲染和场景交互方法26-36
• 4.1 自然环境的渲染方法26-28
• 4.1.1 天空的渲染26-27
• 4.1.2 光照的实现原理27-28
• 4.2 场景交互基础28-30
• 4.2.1 交互操作28-29
• 4.2.2 场景交互中的四元数运用29-30
• 4.3 场景交互方法30-36
• 4.3.1 三维浏览30-32
• 4.3.2 沟壑区场景漫游方法32-35
• 4.3.3 动态导航图35-36
• 第五章 黄土丘陵沟壑区模型动态加载方法36-40
• 5.1 动态加载节点管理36
• 5.2 三维坐标确定方法36-38
• 5.3 动态加载和动态删除38-40
• 第六章 系统设计与实现40-48
• 6.1 黄土丘陵沟壑区立体农业虚拟仿真系统的开发设计40-41
• 6.1.1 黄土丘陵沟壑区立体农业虚拟仿真系统的主要功能40
• 6.1.2 黄土丘陵沟壑区立体农业虚拟仿真系统的开发环境40-41
• 6.2 自然环境仿真41-42
• 6.3 沟壑区功能实现42-48
• 6.3.1 三维游览功能仿真42-43
• 6.3.2 沟壑区场景漫游功能实现43-44
• 6.3.3 动态导航图功能实现44-45
• 6.3.4 动态加载功能实现45-48
• 第七章 总结与展望48-50
• 7.1 本文总结48-49
• 7.2 进一步工作与展望49-50
• 参考文献50-54
• 致谢54-56
• 攻读硕士期间的研究成果56

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