基于VR的虚拟花卉真实感光照环境仿真交互应用研究
【摘要】： 虚拟花卉的高度真实感仿真建模与交互,一直是虚拟植物可视化研究的重要方向。随着虚拟现实技术的普及与快速发展,VR头戴式设备成为了现在主流的呈现设备之一,应用VR头戴式设备进行呈现的虚拟花卉系统,需要逼真的渲染画面才能达到沉浸感效果,通用引擎自带的默认渲染功能和植物建模已不能满足该需求。VR设备不同于传统显示器,鼠标键盘的简单操作早已不适用于VR头戴式设备。因此,如何在VR环境下,让用户更加流畅的进行人机交互,并且更好的模拟出植物的真实感外观,具有很大的研究价值。针对以上问题,本文在研究光照原理的基础上,应用基于物理的渲染技术,提出了融合基于双向散射分布函数BSDF的花卉植物高度真实感物理渲染算法,利用ShaderLab语言,对盆栽花卉植物在光照环境下进行了仿真模拟,然后对该融合算法做优化处理,使其更贴合真实植物的特性,解决了花卉植物的花瓣叶片部分透射的问题,该算法能够更真实的模拟花卉植物的外观。然后针对本文的系统,基于VR头戴式设备的交互原理,开发了一套交互手势,经验证可以满足实时人机自然交互要求,让用户以更加流畅的方式进行操作。最后完成本文系统的搭建,针对头戴式设备的镜片成像效果对图像进行反向的扭曲变形优化,使系统画面符合真实人眼视觉观察效果。本研究实现的VR虚拟花卉光照环境仿真交互系统,用户可以近距离观察不同光照环境下花卉植物的外观,自由切换花卉植物种类和光源颜色,以友好的交互方式对系统进行交互操作并沉浸在系统中,获得逼真的场景漫游体验。
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
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