虚拟实验论文：虚拟实验虚拟实验构件颜色量化矢量化轮廓追踪

1、廓追踪【中文摘要】虚拟实验是虚拟现实技术在教育领域的重要应用。虚拟实验是指通过计算机、网络设备等模拟教学中的各种实验。虚拟实验可以弥补教学设备的不足，是辅助教学的重要手段。虚拟实验的推广可以降低教学成本，激发学生的学习兴趣，培养学生的动手能力。虚拟实验构件是设计虚拟实验的基础。本文介绍了已有的虚拟实验构件的建模方法，提出了自己的虚拟实验构件的数据表示和建模方法，并以我们的建模方法为基础开发了交互式虚拟实验构件设计软件。论文的主要研究内容及贡献包括以下几个方面：首先，我们提出了虚拟实验构件的数据表示方式。虚拟实验构件的数据表示考虑了虚拟实验构件的可视信息、功能信息、多状态信息。虚拟实验构件的数据

2、表示基于SVG标准,保证了虚拟实验构件描述格式的完备性。虚拟实验构件的数据表示基于矢量图形标准，构件在放大或缩小时不失真。该虚拟实验构件数据模型为虚拟实验构件的设计提供了统一的标准，不同的虚拟实验场景都可以调用利用该标准设计的虚拟实验构件，提高了软件的复用性。然后，我们提出了基于图像的虚拟实验构件的建模方法。用数码相机采集实验构件的图像，然后用分割算法提取图像中实验构件的前景，再对图像用八叉树颜色量化算法进行颜色量化，最后对图像进行分层，追踪出每一层的轮廓曲线，输出为SVG格式的矢量图。用上面的方法得到虚拟实验构件的可视信息后，再添加虚拟实验构件的功能信息和多状态信息。在文中的该部分，我们改进

3、了原有的基于八叉树的图像矢量化算法，在不增加输出文件大小的情况下提高了输出矢量图的效果。最后，我们开发了虚拟实验构件设计软件。软件的框架基于QT的场景视图模式。用户首先用该软件绘制虚拟实验构件的外观，然后添加虚拟实验构件的功能信息、多状态信息等，完成虚拟实验构件的设计。【英文摘要】Thevirtualexperimentisanimportantapplicationofvirtualrealitytechnologyinthefieldofeducation.Virtualexperimentsareusedinsimulatingallkindsofexperimentsbycompute

4、rsandnetworks.Virtualexperimentscanmakeupthedeficiencyofteachingdevicesandpromoteteachinglevel.Thepopularizationofvirtualexperimentscanreduceteachingcosts,stimulatestudents'interestinlearning,andimprovestudents'operatingability.Virtualexperimentcomponentsarethebasisofvirtualexperiments.Thepa

5、perdescribessomerelatedworkandproposesanewmethodofdesigningvirtualexperimentcomponents.Intheend,Wedevelopasoftwaretodesignvirtualexperimentcomponents.Themaincontentsandcontributionsofthisthesisare:First,weproposetherepresentationofexperimentcomponents,whichincludestherepresentationofvisual,functiona

6、landmulti-stateinformation.ThemetadatamodelofvirtualexperimentcomponentsisbasedonSVGstandardandhasthecharacteristicofcompleteness,dataindependence,extendibilityandportability.Thevirtualexperimentcomponentsdesignedbythemetadatamodelcanbeusedindifferentexperimentsceneandhasthecharacteristicofportabili

7、ty.Theproposedmetadatamodelissuitablefordesigningvirtualexperimentcomponents.Then,weproposeanimage-basedvirtualexperimentcomponentmodelingapproach.Firstofall,weobtaintheimageofanexperimentcomponentbyadigitalcamera.Then,weextracttheforegroundoftheimageusingimagesegmentationalgorithm.Then,weimplemento

8、ctreecolorquantizationalgorithmintheimage.Then,wegetthelayersoftheimage.Intheend,trackthecontourofeachlayer.Inthispart,weimprovetheoctree-basedimagevectorizationalgorithmandthealgorithmcanimprovetheeffectoftheoutputgraphics.Finally,wedevelopthesoftwareofdesigningvirtualexperimentcomponents.TheframeworkofthesoftwareisbasedonQT'sscene/viewmodel.Theuserscandrawvirtualexperimentcomponentsusingthesoftwareandaddthefunctionalinformation,multi-stateinformationtot