虚拟家具辅助销售系统毕业论文.doc
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1、河南科技大学本科毕业设计论文虚拟家具辅助销售系统虚拟建模摘 要虚拟现实(Virtual Reality,简称VR,又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术,也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界,提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟,让使用者如同身历其境一般,可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。虚拟现实具有多感知性、交互性、构想性等基本特性,可应用于城市规划图、娱乐、三维可视化数字地球、现实应急推演、室内设计、游戏等诸多领域。本文主要研究基于OGRE的虚拟家具辅助销售系统的虚拟场景建模、模型添加删除与拖动以及多视角漫游等技术,根据虚拟设计及其主要特
2、点,对基于OGRE和C+的虚拟现实技术在人们生活领域的应用进行了研究,着重阐述了如何利用C+语言和开源图形引擎OGRE实现虚拟场景中模型的添加删除与拖动,实现场景与用户的交互,实现让用户多视角观察场景,阐明了OGRE在虚拟现实领域的广阔发展前景。利用C+语言与OGRE API联合编程技术、外部全局变量的数据通信,实现了虚拟场景的系统仿真、家具设计的功能、截取家具设计渲染效果图, 在此基础上,通过添加一些家具模型来设计房屋证明了采用OGRE和C+作为平台的可行性。关键词:虚拟现实,OGRE,交互,家具辅助销售系统,C+I河南科技大学本科毕业设计论文SALES SUPPORT SYSTEM OF
3、VIRTUAL FURNITURE - VIRTUAL MODELINGABSTRACTVirtual reality ( Virtual Reality, VR, also translated as Lingjing, magic really ) is a new and high technology which emerges in recent years, also known as virtual technology or artificial environment. Virtual reality use the computer simulation to produc
4、e a 3D virtual world, to provide users of visual, auditory, tactile and other sensory simulation, let users like be personally on the scene in general, can be timely, no limit to observe objects of the three dimensional space. Virtual reality has the basic characteristics of multi perception, intera
5、ctivity, conception and so on, which can be used in city planning, entertainment, three-dimensional visualization of digital earth, the real emergency exercise, interior design, game and many other areas.This paper mainly research the technology of virtual scene modeling, model add ,delete , drag an
6、d multi perspective roaming in Sales Support System of Virtual Furniture based on the OGRE. based on virtual design and its main features, studies the usage of virtual reality technology based on the OGRE and C + + in peoples lives, the paper focuses on how to use C + + language and open source grap
7、hics engine OGRE to realize the virtual scene model to be added, deleted and dragged in the scene, realize the interaction with the user, make the user observe the scene through multi view,expounds the broad development prospects of OGRE in the field of virtual reality. Using C + + language and OGRE
8、 API joint programming technology, external global variables data communication, to achieve the virtual scene simulation system, furniture design function, intercept the furniture design rendering effect, on the basis of this, by adding some furniture models to design the house is proved the feasibi
9、lity by using OGRE and C + + as the platform.KEY WORDS:Virtual reality, OGRE, interactive, sales support system of virtual furniture, C + +30目录前 言1第1章 虚拟现实与OGRE31.1 虚拟现实与OGRE概述31.2 基于OGRE的虚拟家具辅助销售系统的开发工具41.2.1 程序开发工具41.2.2 三维建模工具5第2章 OGRE对虚拟场景进行模拟仿真62.1虚拟产品建模62.2模拟仿真的实现62.3 OGRE与C+结合72.3.1 C+简介7第3章
10、虚拟物体展示与操作的实现93.1系统需求分析及设计93.1.1 系统需求分析93.1.2 系统设计目标93.1.3 总体设计103.2 系统详细设计及实现103.2.1 系统中模型添加与删除的实现103.2.2 系统中模型拖动与旋转的实现133.2.3 系统中漫游功能的实现183.2.4 系统中截图功能的实现22第4章 线查询与碰撞检测234.1射线查询234.2碰撞检测24第5章 系统测试275.1 测试的目标275.2 系统测试过程27结 论28参考文献29致 谢31前 言本课题研究的内容是当前计算机领域较热门的一项技术虚拟现实在家具销售方面的的应用。虚拟现实(Virtual Realit
11、y,简称VR,又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术,也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界,提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟,让使用者如同身历其境一般,可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。虚拟现实具有多感知性、交互性、构想性等基本特性,可应用于城市规划图、娱乐、三维可视化数字地球、现实应急推演、室内设计、游戏等诸多领域。随着计算机技术,特别是计算机图形学、三维仿真技术以及虚拟现实技术的飞速发展,信息管理的数字化和实物模型的虚拟化已经成为当今世界非常重要的技术应用领域。人们意识到虚拟现实技术的巨大应用前景,因此虚拟现实技术几乎是所有发达国家目
12、前都在大力研究的前沿领域,其发展也达到了异常迅速的程度。在国外,美国、德国、英国、日本、韩国等国家在虚拟现实技术方面的研究做的比较好。我国虚拟现实技术研究起步较晚,与国外发达国家还有一定的差距。目前正在逐渐开始尝试和研究建设数字城市、数字社区的实践,而对于家具辅助销售系统应用虚拟现实技术的研究并不是很多。同类的系统如3D虚拟家装设计系统和基于Web3D虚拟现实技术的家具产品营销系统都是基于Web3D虚拟技术来实现的,基于Virtools的虚拟家居漫游系统则使用Virtools虚拟技术,也有采用AutoCAD、3DS MAX和DirectX等技术综合起来完成同类系统的设计。本系统是基于OGRE图
13、形引擎来实现的系统,仿真效果较好,具有更多的交互形式,而且该图形引擎是开源的,创建3d场景和添加3D模型都更容易,渲染速度快,支持多平台;拥有高效率和高度可配置性的资源管理器,并且支持多种场景类型等特点。本系统的目标是,实现对家居设计进行可视化仿真,交互地进行家居设计,逼真地显示家居设计效果,并任意漫游观察等功能。本课题从3DS MAX的建模和渲染烘焙技术着手,采用OGRE进行二次开发来构建家具辅助销售系统。基于OGRE的三维仿真系统的开发方法,以现实房屋所建立的模型为虚拟场景,实现了家具3D模拟展示、添加家具并任意拖动摆放、室内漫游、渲染出设计后的效果图等功能。如果能将虚拟现实技术应用于家居
14、装修设计,在计算机上应用基本的图形图像处理技术,必将大大提高家居设计的质量和效率。其对于房地产销售、家具销售、室内装修等行业都具有十分重要的意义。第1章 虚拟现实与OGRE1.1 虚拟现实与OGRE概述虚拟现实技术是由计算机产生,通过视、听、触觉等作用,使用户产生身临其境感觉的交互式视景仿真,具有多感知性、存在感、交互性和自主性等特征。文章介绍了动态环境建模技术,实时三维图形生成技术,立体显示和传感器技术,应用系统开发工具,系统集成技术。OGRE(Object-Oriented Graphics Rendering Engine,即:面向对象图形渲染引擎)是一个用C+开发的面向场景、非常灵活的
15、3D引擎,它旨在让开发人员更容易、更直接地利用硬件加速的3D图形系统开发应用。引擎中的类库对更底层的系统库(如:Direct3D和OpenGL)的全部使用细节进行了抽象,并提供了基于现实世界对象的接口和其它类。OGRE能(实际上就是)被用于开发游戏,但是OGRE被设计成只提供一个世界级的图形解决方案;对于其他的特性,如:音效、网络、人工智能、碰撞检测、物理等子系统,则需要将其整合到OGRE中,在这些子系统中,已有一些成熟的库可供选择,我们提供了一个用于整合其他库的非常友好的API,OGRE自身总是保持足够地独立和灵活,以致能够与任何其他库融为一体。“与其他库协作和整合,而不是实现他们”的原则是
16、面向组件设计的标准原则。OGRE特点: (1) 效率特性:简单、易用的面向对象接口设计使你能更容易地渲染3D场景,并使你的实现产品独立于渲染API(如Direct3D/OpenGL/Glide等等);可扩展的程序框架(framework)使你能更快的编写出更好的程序;为了节省你的宝贵时间,OGRE会自动处理常见的需求,如渲染状态管理,hierarchical culling,半透物体排序等等;清晰、整洁的设计加上全面的文档支持。(2) 平台和3D API支持:支持Direct3D和OpenGL;支持Windows平台,用Visual C+ 6(或Visual C+.Net)和STLport来编
17、译;支持Linux平台,用gcc 3+(或gcc 2.9x)和STLport来编译;材质/Shader支持;支持从PNG、JPEG或TGA这几种文件中加载纹理;自动产生MipMap;自动调整纹理大小以满足硬件需求;支持可程序控制的纹理坐标生成(如环境帖图)和转换(平移、扭曲、旋转);材质可以拥有足够多的纹理层,每层纹理支持各种渲染特效,支持动画纹理;自动应用多通道渲染和多纹理,从而大幅度提高渲染质量;支持透明物体和其它场景级别的渲染特效;通过脚本语言可以不用重新编译就设置和更改高级的材质属性。(3) 网格Meshes:高效的网格数据格式;提供插件支持从Milkshape3D导出OGRE本身的.
18、mesh和.skeleton文件格式;支持骨骼动画(可渲染多个动画的组合);支持用贝赛尔样条实现的曲面。(4) 场景特性:拥有高效率和高度可配置性的资源管理器,并且支持多种场景类型。使用系统默认的场景组织方法,或通过亲自编写插件使用自己的场景组织方法;通过绑定体(如绑定盒)实现的场景体系视锥拣选;提供的BspSceneManager插件是快速的室内渲染器,它支持加载Quake3关卡和shader脚本分析;优秀的场景组织体系;场景结点支持物体的附属(attach),并带动附属物体一起运动,实现了类似于关节的运动继承体系。(5) 特效:粒子系统包括可以通过编写插件来扩展的粒子发射器(emitter
19、)和粒子特效影响器(affector)。通过脚本语言可以不用重新编译就设置和更改粒子属性。支持并自动管理粒子池,从而提升粒子系统的性能;支持天空盒、天空面和天空圆顶,使用非常简单;支持公告板,以实现特效;自动管理透明物体(系统自动帮你设置渲染顺序和深度缓冲)。(6) 其它特性:资源管理和文档加载(ZIP、PK3);支持高效的插件体系结构,它允许你不重新编译就扩展引擎的功能;运用Controllers你可以方便地改变一个数值。例如动态改变一个带防护罩的飞船的颜色值;调试用的内存管理器负责检查内存溢出。1.2 基于OGRE的虚拟家具辅助销售系统的开发工具1.2.1 程序开发工具OGRE是使用C+开
20、发的一款3D引擎,所以本课题开发所使用的编译器为Visual Studio 2010,这是目前最流行的Windows平台应用程序开发环境,使用起来也是简单方便。OGRE应用程序向导是为OGRE开发而安装在VS2010中的一种应用程序模版,这样可以使我们在OGRE开发环境的配置上节省大量的时间。1.2.2 三维建模工具3DSMAX是当今世界流行最广的三维动画造型软件,OgreMax是一款能把3DSMAX所创建的三维模型转换为OGRE图形引擎能够使用的模型格式的插件(利用其Export方法),这使得3DSMAX成为OGRE三维开发的最好助手。OgreMax可以导出OGRE中所定义的.MESH文件,
21、这是一个整体的模型;也可以导出.SCENE格式的文件,这是多个.MESH文件组成的一个整体。当然,还有其它一些优秀的三维建模工具(如MAYA、SoftImage等)可以用来进行复杂的三维物体的建模。但由于没有像OgreMax一样的格式转换的插件或其他原因,这使得他们在虚拟现实中使用较少。当然,它们可以通过3DMAX这座桥梁而转换成OGRE可以使用的文件格式(大多数三维建模软件均可与3DMAX互相导入)。 第2章 OGRE对虚拟场景进行模拟仿真2.1虚拟产品建模制作虚拟场景3D模型有如下3个途径:一、 使用编程的方法直接生成,这种方法需要手动设置模型的各个几何顶点、索引顶点等信息,采用符合OGR
22、E规范的字符编译器中对各个顶点进行描述,就可生成各式各样的三维OGRE模型。但是这种方法的确定是一个模型的顶点特别多,这样就是的工作量大大增加,所以一般不采用这种方法。二、 使用商品化的软件制作虚拟现实的模型作品,利用编程的方法生成模型是非常麻烦的。但是,由于OGRE与3DSMAX等三维软件有模型转换的标准插件,所以可以应用这些软件生成复杂产品模型,然后通过这些软件与OGRE相对于的插件转换为能够使用的文件格式,即保存为(.MESH或.SCENE等)格式的文件。三、 通过摄像机拍摄。2.2模拟仿真的实现对虚拟场景进行的仿真主要包括三维模型的显示和对三维模型的操作所做出的事件响应,事件响应的流程
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