1、学 号 密 级 基于Android平台的家具展示系统的设计与实现Design and Implementation of Furniture Display System Based on Android Platform学生姓名：所在学院：所在专业：指导教师：职称：所在单位：论文提交日期：论文答辩日期：学位授予单位：摘要目前，随着移动互联网时代的到来，基于Android平台的移动终端设备得到了极大的普及，Android平台的开放性也使得相关应用越来越丰富；与此同时，不断成熟的虚拟现实技术也在智能移动终端展露头角，广泛应用在3D游戏和场景仿真等领域，满足人们各种各样的需求。因为手持智能设备的方
2、便和易用性，未来在Android平台上的3D开发将成为虚拟现实技术发展的热门方向。本毕业设计旨在开发一套基于Android平台的家具展示系统，利用图像处理领域应用最为广泛的3D 建模技术，在Android智能手机上模拟出家具展示的场景。通过3ds Max构建家具模型和场景，利用OpenGL ES技术渲染模型和场景、读取相关材质贴图信息、附加真实灯光效果等，用户可以通过Android手机对场景进行简单的操作，获得更好的展示效果。本系统选择Eclipse与Android SDK为开发环境，用Java语言编写，在Android系统手机上测试与运行。关键词：Android平台；虚拟现实；家具展示；Op
3、enGL ES1ABSTRACTNowadays,with the advent of the mobile Internet era, Android platform for mobile terminal equipment has been greatly developed, open Android platform makes the related applications has become increasingly diversly.In the meanwhile, continues mature virtual reality technology is also
4、flied on intelligent mobile terminal , be widely used in 3D games and scene simulation and other areas to meet the needs of a wide variety of people. Because smart handheld devices is convenient and easy to be used, the future development of 3D on the Android platform will become popular application
5、 with the development of virtual reality technology.The thesis aims to develop an Android-based furniture display system using image processing most widely used 3D modeling techniques to simulate the furniture show scenes on the Android smartphone. Furniture models and scenes are constructed by the
6、software of 3ds Max, using OpenGL ES technology renders models and scenes, reads the relevant textures information, additional real lighting effects, users can perform simple operations on the scene through the Android mobile phone, to get a better display effection.The system selects the Eclipse an
7、d the Android SDK development as the software environment, written in Java, testing and running on the Android system mobile phone.Key words: Android Platform; Virtual Reality; Furniture Display;OpenGL ES1XX工程大学学士学位论文目 录第1章 绪论11.1 课题研究背景及意义11.2 课题相关国内外研究现状11.2.1 Android系统的国内外研究现状11.2.2虚拟现实技术的国内外研究现状
8、21.3 主要研究内容41.4 论文结构5第2章 相关技术62.1 Autodesk 3ds Max开发工具简介62.2 OpenGL ES简介72.2.1 OpenGL简介72.2.2 OpenGL与OpenGL ES72.3 Android系统架构简介82.4 本章小结10第3章 模型的构建113.1 建模与材质113.1.1 建模概论113.1.2 材质与贴图123.2 模型的构建133.2.1家具模型的构建133.2.2场景模型的构建153.2.3家具模型与场景模型的合并173.3 本章小结17第4章 系统的设计与实现184.1 引言184.2 开发环境的搭建184.2.1 SDK的安
9、装及环境配置184.2.2 Eclipse集成开发环境的搭建1914.3 OBJ格式模型204.3.1 导出OBJ格式模型204.3.2 OBJ文件结构214.4 模型的解析与绘制234.4.1 场景地面的创建234.4.2 数学类的相关准备24 4.4.3 OBJ模型文件和材质库的读取244.5 视觉变换294.5.1 视图变换与摄像机294.5.2 投影变换304.5.3 视口变换314.6 光照324.7 人机交互334.8 数据分析与测试354.8.1 数据分析354.8.2 测试364.9 本章小结36结论37参考文献38攻读学士学位期间发表的论文和取得的科研成果41致谢421第1章
10、 绪论第1章 绪论1.1 课题研究背景及意义本课题“基于Android平台的家具展示系统的设计与实现”来源于虚拟现实实验室在研科研项目,是该项目Android版本部分功能的实现。随着智能手机硬件性能的飞速发展，虚拟现实技术在智能手机上也得到了越来越广泛的应用，尤其在室内外场景虚拟、3D游戏开发等方面。在当今家具行业，普遍面临着展示空间不足的问题，客户在购买家具后，无法在宏观上达到预期的效果。基于此问题，本课题使用主流的3ds Max建模工具来构建逼真的家具模型和场景，并在Android平台上展示出来，而客户可以用手机或平板电脑对场景进行操作，从宏观上观察展示效果，这样既方便了客户又节省了空间，
11、实现利益的最大化。1.2 课题相关国内外研究现状1.2.1Android系统的国内外研究现状随着科技发展，手机市场也在不断的发生变革，从最初的“大哥大”到功能机再到现在的智能机，从1G、2G到3G，现今已经发展到4G。现在我们所使用的手机已经不单单只有打电话发短信的功能，而更多的是享受手机智能化后带来的丰富多样的娱乐和社交功能。在目前主流的智能手机中，主要分为ios系统的苹果手机和Android系统的智能手机，其中Android系统凭借其开放性，已经占据了全球市场的大部分份额。Android操作系统是Google发布的基于Linux平台的开源手机操作系统（android为机器人的意思），是首个
12、为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件，其有着高度的开放性和拥有像Google这样的一些实力雄厚的公司作为后盾，这使得Android平台能够迅速得到广大群众的认可1。2013年的第四季度统计显示，Android平台手机的全球市场份额已经达到78.1%。当前使用Android操作系统的国外手机厂商有三星、摩托罗拉、LG、索尼爱立信等，而国内手机厂商也百花齐放，华为、中兴、联想、酷派、小米、魅族等占据了市场的相当一部分份额，一扫前几年国产手机的尴尬局面。其中小米公司基于Android系统深度定制的MIUI系统ROM，深受世界各地的Android系统使用者的好评。并且Android操作系统不仅仅用
13、于智能手机上，平板电脑与智能电视同样可以搭载Android系统。从2008年9月，谷歌正式发布Android 1.0系统（Android系统最早的版本）历经5年的时间已发展到Android 4.4版本。在Android平台上的应用每周以万计的数目在增加，Android应用开发的领域已经涉及到各个行业。由于Android的平台的开放性，国内外之间的开发者可以深入的交流，所以国内外在Android开发上差距并不是很明显。1.2.2虚拟现实技术的国内外研究现状虚拟现实英文简称为VR（Virtual Reality），是近年来飞速发展的高新技术。它广泛应用在室内设计、房地产开发、3D游戏、军事模拟和医
14、学等领域。在室内设计方面，传统的方式是由设计师们画大量的图纸来规划室内的结构，现在凭借虚拟现实技术便可以将这样的思考过程转变为看得见的虚拟物体和环境，任由室内设计者自己构建装饰虚拟的房间，改变房间的位置和结构，这样则节省了很多人力物力。在房地产开发中，传统的图片展示模式已经赶不上潮流了，如今运用虚拟现实技术可以完全模拟出房产开发小区的建筑模型，让客户有身临其境之感，甚至随着镜头在小区里漫游。这在我国的北京、上海、广州、深圳等大城市和国外的日本、美国、英国、加拿大等科技发达的国家都非常流行，已经发展的比较成熟。在3D游戏开发中则随处可见虚拟现实的技术，游戏中华丽的人物造型，美奂绝伦的游戏场景，绚
15、丽的游戏特效都是用虚拟现实技术来实现的。在军事和航天工业中，模拟演习和训练一直是一个重要的课题，这给虚拟现实技术带来了无限的应用前景。美国国防部高级研究计划局DARPA自80年代起一直致力于研究称为SIMNET的虚拟战场系统，以提供坦克协同训练，该系统可联结200多台模拟器2。除此之外利用虚拟现实技术，可模拟出零重力的环境，来替代非标准的水下训练宇航员的方法3。在医学领域中虚拟现实技术具有很深远的意义，通过虚拟的人体模型，医学生可以很快速的了解人体结构，这比传统的教学方式效率要高的多。作为虚拟现实技术的发源地，美国基本上就代表了国际上虚拟现实技术的发展水平，目前美国在该领域的基础研究主要集中在用户界面、感知、后台软件和硬件四个方面4;在欧洲，英国的虚拟现实开发在一些领域上是全面领先的，尤其是在分布式并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计和应用研究方面;日本则主要致力于建立大规模虚拟现实知识库的研究，在虚拟现实的游戏方面的研究也处于世界领先地位5。我国的许多高校也都在积极的探索虚拟现实技术的应用，相继建立起虚拟现实实验室，将科研成果转化为应用。如北京航天航空
