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虚拟现实技术是应用计算机创建真实感场景并使用户体验虚拟世界的仿真系统,它利用计算机生成一种模拟环境,通过一些技术支持使人的听觉和视觉等得到感知,让人有一种沉浸式的体验。虚拟博物馆由于可以跨越区域限制,良好地记录和保存文物,并可以和用户进行互动,展示介绍文物,目前已受到越来越多研究者的关注,成为虚拟现实领域研究的热点之一。本文首先对虚拟博物馆的研究状况和相关技术进行阐述,然后针对已有的WebGL三维场景开发技术中存在的碰撞检测效率低、大场景渲染压力大等问题进行了分析,研究了三个关键技术并实现一种基于WebGL的3D虚拟博物馆系统,使用户可以流畅地漫游场景并进行交互。本文的主要工作如下:(1)给出了一种基于XML的场景构建方法。该方法将系统场景分为两类节点:一类是包含链接信息、模型节点和标识信息的布局节点,另一类是包含模型位置、材质、属性等信息的模型节点。在对资源服务器中的资源构建虚拟场景时,根据基于XML的场景构建规则,形成场景构建的配置文件,浏览器则根据XML的内容进行场景渲染并和服务器交互。实际应用结果表明该方法降低了场景的渲染压力并增加了交互性。(2)给出了一种基于WebGL的碰撞检测方法。该方法采用XML的树状结构确定碰撞区域,并对碰撞区域中的静态模型运用AABB包围盒来进行描述。在对象运动时,将根据采用鼠标或键盘两种不同运动方式来实现碰撞检测和运动控制。实际应用结果表明该方法可以快速检测场景中的连续碰撞。(3)提出了一种虚拟博物馆数据传输技术。该技术根据虚拟博物馆传输数据的特点,分为服务器存储的静态数据和交互时产生的动态数据。在系统运行时,根据传输数据的不同类型采用不同的数据传输方式,即对于静态数据采用基于HTTP的数据传输方式,对于动态数据则采用基于WebSocket的数据传输方式。实际应用结果表明该技术提高了虚拟场景的数据传输效率和实时性。(4)在对上述技术进行研究的基础上,本文设计并实现了一种基于WebGL的3D虚拟博物馆系统。在系统的客户端实现了虚拟场景展示、第一人称漫游和场景交互功能,服务器端则实现了场景管理、用户管理、数据备份等功能,并结合缓存机制和分布式部署,保证3D虚拟博物馆系统的高效运行和实时互动。