基于多点触控技术的三维虚拟博物馆设计与漫游系统及其部分关键技术研究

• 作 者: 赵海森
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 三维虚拟博物馆 多触控技术 点的可见性 层次化数据可视化

近年来,虚拟现实技术飞速发展,广泛应用于游戏,医疗,教育,影视,传媒等领域,正在深刻改变着人们以往生活的方方面面。作为虚拟现实中的重要研究内容,三维虚拟场景,可以为用户提供一个可视的三维虚拟环境,配合各种声音,影像,力反馈设备等多种多媒体通道,给用户带来完全沉浸式的交互体验,在文物古迹展览,虚拟工业仿真,虚拟教育,虚拟室内设计等领域有着相当广泛的应用。作为三维虚拟场景在传统文化保护和传播领域的一个典型应用,三维虚拟博物馆成为近年来博物馆发展的重要趋势。据统计我国已登记在册的文物点约有35万处,收藏于各类博物馆当中的文物达1200万件,每年还有大量的文物出土,但由于受到保存和展览条件等诸多限制,能够展出或供研究使用的文物仅占极少部分。三维虚拟博物馆,由于能够打破实体博物馆的时空局限性,展示方式多样等优点,可以最大限度的拓展博物馆功能,更好的发挥博物馆的文化传播和遗产保护等功能。面对如此丰富的文物资源,如何快速构建三维虚拟博物馆成为一个重要的研究问题。本文提出了一种基于多点触控技术的三维虚拟博物馆设计与漫游系统,并对其中的部分关键问题进行了研究。该系统在多点触控屏幕上以二维形式进行三维虚拟博物馆设计；并在投影屏幕上实时显示虚拟博物馆三维设计效果。针对三维虚拟博物馆中的加速绘制问题,本文提出了一种基于多边形Voronoi图支持任意查询点和可见多边形快速计算的点可见性算法。该算法支持带“洞”多边形的点可见性计算,有较低的预处理时间和空间复杂度,查询时间复杂度接近线性或输出敏感。针对其中的文物数据可视交互问题,本文提出一种称为变分圆形树图的层次化数据交互可视化方法。该方法包括一种通过求解连续变分问题的圆排列新算法,与传统圆形树图相比,提高了空间利用率,并提出了基于新的布局算法的焦点+上下文和层次切换交互技术,为多点触控应用背景下的大量层次化文物数据的可视交互提供了一种可行的解决方案。