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《中北大学》 2018年
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沙画主题园虚拟平台构建研究与实现

孙鑫  
【摘要】:虚拟现实技术经过多年的发展,已经具备了相当规模的结构产业,在技术和硬件设备不断推陈出新的过程中,虚拟现实技术逐渐被广泛应用到军事、医疗、教育、室内设计、虚拟园区等各个方面。而沙画表演作为近年来兴起的一种艺术表演,以其新颖的表现形式,灵活多变的创作内容逐渐获得人们的青睐。本课题针对真实沙画表演的场地少、设备贵等难题,运用虚拟现实技术,设计与构建了一个集沙画学习、练习、表演交流于一体的虚拟场景,为沙画主题园虚拟园区的研究提供了一套较为完善的解决方案。本课题具体研究工作如下:(1)在虚拟沙画场景构建方面,解决了3ds Max与Unity3D模型对接时存在的单位与坐标系差异、贴图丢失与地形结构等问题,实现了模型导入Unity3D的实时驱动。并在这一过程中,综合运用包括精简面、UVW展开、LOD Group技术、Mipmap技术以及对象池等一系列优化方法,对整个虚拟园区从构建到驱动的各个环节进行优化,从而提升了软件的运行效率,降低了系统资源占用。(2)在软硬件系统集成方面,将大朋E2虚拟现实头盔和PQ Labs G4S触摸屏接入到了Unity3D开发平台。通过陀螺仪相机跟踪的代码控制完成第一人称视角与用户头盔的实时反馈与跟随,实现用户通过VR头盔进行场景浏览的功能开发;针对Unity3D无法支持Windows平台内开发多点触控应用的问题,引入了TUIO通讯协议;同时,对于产生的坐标系不符以及坐标偏差等问题,通过转换坐标系以及曲线拟合的方法进行修正,实现了Unity3D内多点触摸的准确识别。(3)在触控式沙画绘制方面,提出了一种图形建模的方式。通过顶点和边的方式描述触摸点的位置、时间关系,采用聚类算法以及图嵌入的方式将图结构转化为矩阵并描述其特征向量实现绘制手势识别,并根据相应的手势通过像素模拟的方式开发匹配的绘制笔刷,实现了触控式沙画绘制模块的开发。
【学位授予单位】:中北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TP391.9

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