近年来,随着计算机技术和电子设备的不断发展,工程技术领域的三维可视化得到广泛应用,包括机械制造、建筑工程、矿业工程等。矿业生产领域以危险性高、工作环境差而著称,如何实现矿山生产自动化是矿业领域未来的发展方向,而矿山的三维虚拟现实是实现矿山生产自动化的前提和保障,同时矿山虚拟现实也是采矿工程、矿山设计实践教学的重要手段和今后发展趋势。本论文在大量收集当今国内外前沿的应用案例基础上,分析了当前矿山三维虚拟现实的研究现状及存在问题,并借签了三维虚拟现实在动画、游戏等领域的成功经验,提出了基于UE4的虚拟现实解决方案。论文取得的主要成果如下:(1)对三维演示动画、演示程序的应用情况进行了充分的调研,提出了虚拟现实展示系统建设中目前需要解决的问题,包括:对多种使用环境变化适应性差、不同设备操作交互的兼容性不强、制作成本高、演示系统的写实程度低以及演示内容缺乏代入感和冲击力等,并针对上述问题提出了本次的改进方案。(2)对现有国内外虚拟现实程序、VR游戏进行了使用方式和制作思路的体验和分析,提取其共性特征及经验优势,在此基础上进行系统功能设计和模块划分。本次系统设计中将所有常用的操作方式进行独立的模块化制作,并由系统进行统一的调配,极大提高了系统对不同使用环境的兼容性。(3)本次矿山虚拟系统设计划分为四个主要模块,分别为三维小地图模块、巷道漫游模块、特定事物语音讲解模块、用户角色控制模块,并对系统的各个子模块进行详细的设计。在巷道漫游模块设计中,应用射线检测和碰撞技术,实现了鼠标和VR手柄等操作设备的交互功能。(4)系统采用开源的、基于C++编程语言的UE 4三维显示引擎平台进行搭建,满足了系统对于性能、稳定性和成本的要求。(5)在美术实现方面采用高品质的模型和光感模拟,满足了对于演示内容画面说服力的需求。使用游戏沉浸设计理念和电影画面语言的技巧,让演示过程更具冲击力和代入感。