增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)由虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展而來,在軍事、娛樂、旅游和教育等領(lǐng)域都有較成熟的應(yīng)用。傳統(tǒng)教學(xué)活動(dòng)中,課堂教學(xué)的課程形式較為單一,在真實(shí)感和形象化方面有所欠缺。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)與教學(xué)活動(dòng)的結(jié)合,可以為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境,有助于提高教學(xué)效率和增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情,促進(jìn)學(xué)習(xí)效果。在Unity3D平臺(tái)上,將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)與地理教學(xué)活動(dòng)相結(jié)合,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)智能沙盤教學(xué)演示系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備深度數(shù)據(jù)處理、投影矩陣變換、地形渲染、流體模擬、物理特性、沿坡添加游戲?qū)ο�、日照角變化、鍵盤交互等基本功能。利用紅外線深度傳感器掃描實(shí)體沙盤的地形,將深度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成依據(jù)深度漸變的彩色圖像,通過投影儀投影到沙盤上。投影的成像隨著沙堆深度改變而逐漸呈現(xiàn)大陸架、海岸、陸地、湖泊、河流、山丘、雪山等地貌。學(xué)生可以在沙盤上根據(jù)意愿堆積出如陡坡、山峰、山脊、山谷和陡崖等常見的地形部位�？梢栽谕队靶Ｕ�、添加實(shí)體、季節(jié)切換、天氣特效、災(zāi)害模擬等多個(gè)場景下與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互動(dòng)。該系統(tǒng)和相關(guān)地理知識(shí)點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容切合,學(xué)生在互動(dòng)體驗(yàn)中,學(xué)習(xí)等高線、地形地勢、日照角等知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)給基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地理教學(xué)用具提供一種新的形式和思...

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景和意義
        1.1.1 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)
        1.1.2 教學(xué)教育的發(fā)展
        1.1.3 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)與教育教學(xué)活動(dòng)的結(jié)合
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述的簡析
    1.3 研究內(nèi)容及方法
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 研究方法
    1.4 論文結(jié)構(gòu)
第2章 系統(tǒng)構(gòu)建的相關(guān)技術(shù)和理論
    2.1 地理學(xué)科教學(xué)目標(biāo)
    2.2 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)
        2.2.1 追蹤注冊
        2.2.2 視覺顯示技術(shù)
        2.2.3 交互技術(shù)
    2.3 Unity3D游戲引擎
        2.3.1 C# 開發(fā)語言
        2.3.2 Unity Shader
        2.3.3 Unity3D中的主要功能和組件
    2.4 高斯模糊
    2.5 HSV色彩模型
    2.6 本章小結(jié)
第3章 系統(tǒng)需求分析與總體設(shè)計(jì)
    3.1 學(xué)習(xí)者特征分析
    3.2 學(xué)習(xí)需要分析
        3.2.1 地球的運(yùn)動(dòng)
        3.2.2 地形圖的判讀
        3.2.3 地形和地勢
        3.2.4 天氣與氣候
        3.2.5 自然災(zāi)害
    3.3 系統(tǒng)硬件設(shè)備搭建
    3.4 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)
        3.4.1 基礎(chǔ)功能
        3.4.2 場景功能
        3.4.3 交互功能
    3.5 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.5.1 相機(jī)投影校正
        3.5.2 實(shí)體控制
        3.5.3 季節(jié)輪播
        3.5.4 天氣效果模擬
        3.5.5 災(zāi)害模擬
    3.6 本章小結(jié)
第4章 智能沙盤教學(xué)演示系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
    4.1 開發(fā)環(huán)境
        4.1.1 硬件環(huán)境
        4.1.2 軟件環(huán)境
    4.2 平臺(tái)界面
    4.3 功能模塊實(shí)現(xiàn)
        4.3.1 深度檢測及數(shù)據(jù)處理
        4.3.2 地形渲染
        4.3.3 投影矩陣變換
        4.3.4 物理特性
        4.3.5 流體模擬
        4.3.6 日照角變化
        4.3.7 沿坡添加實(shí)體
        4.3.8 破壞實(shí)體
        4.3.9 鍵盤交互
    4.4 場景實(shí)現(xiàn)
        4.4.1 投影校正
        4.4.2 實(shí)體控制
        4.4.3 季節(jié)輪播
        4.4.4 天氣控制
        4.4.5 災(zāi)害模擬
        4.4.6 性能優(yōu)化
    4.5 調(diào)試及發(fā)布
    4.6 本章小結(jié)
第5章 智能沙盤教學(xué)演示系統(tǒng)用戶體驗(yàn)分析
    5.1 可用性測試
        5.1.1 系統(tǒng)可用性問卷調(diào)查
        5.1.2 可用性調(diào)查結(jié)果分析
    5.2 易用性測試
        5.2.1 易用性測試
        5.2.2 易用性實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析
    5.3 可用價(jià)值分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄A 基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的智能沙盤教學(xué)演示系統(tǒng)可用性調(diào)查問卷
附錄B 基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的智能沙盤教學(xué)演示系統(tǒng)易用性調(diào)查問卷
附錄C C#代碼
    C.1 Calibrate.cs
    C.2 Blur Controller.cs
    C.3 Text Controller.cs
    C.4 Kinect Manager.cs
    C.5 Terrain Height.cs
    C.6 Destroy On Collision.cs
    C.7 Cursor.cs
    C.8 Earth Revolution.cs
    C.9 Object Controller.cs
    C.10 Collision Controller.cs
    C.11 Erosion Controller.cs
    C.12 Rain.cs
    C.13 Volcano.cs
    C.14 Gaussian Blur.cs
附錄D 著色器代碼
    D.1 Terrain.cginc
    D.2 Terrain.shader
    D.3 Blur Effect.shader
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果
致謝



本文編號(hào)：4045250