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虚拟地铁场景的建模与仿真

作　者: 黄晓明
导　师: 钱雪军
学　校: 同济大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 三维视景仿真 MultiGen Creator Vega 建模
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 219次
引　用: 1次
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内容摘要

随着虚拟现实技术的快速发展和日益成熟,其应用也越来越广泛,并开始向各个领域延伸。目前,虚拟现实技术已经在娱乐、医疗、教育与培训、工程与建筑等方面获得了广泛应用。将虚拟现实技术应用于地铁列车驾驶仿真系统中,利用先进的计算机仿真技术对驾驶人员进行有效的训练,不仅能有效缓解目前我国列车驾驶系统面临的压力,而且可以避免环境污染,减少能源消耗,降低训练成本,因此具有十分重要的意义。视景系统是地铁列车驾驶仿真系统的重要组成部分,它是衡量一个仿真系统先进与否的关键因素之一,也是保证训练效果的重要条件。本文首先介绍了地铁列车驾驶仿真系统的结构及其在国内外的发展现状,同时阐述了地铁列车驾驶仿真系统研究的意义。根据系统要求对场景建模工具做出了选择,采用VC++6.0和Vega构建了仿真开发平台,并在此基础上确定了系统的总体构成。接着详细的论述了以下几个方面的内容:(1)三维视景仿真系统中用到的三维模型变换和图形处理算法;(2)地铁站台及轨道线路的三维模型数据库构建;(3)三维实时视景仿真的系统配置和驱动模块的开发。其中,地铁站台和轨道的三维模型构建是本文的重点,利用现有的地铁列车在轨道上运行的数据并结合实地拍摄的照片对运行环境进行实体建模,以做到逼真。三维实时视景驱动软件的开发是论文的难点,其中包括场景漫游和网络通讯。在本文最后,总结了所做工作中的不足之处,提出了对以后工作的展望。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-21
  1.1 论文选题的目的和意义  12-13
  1.2 列车驾驶仿真系统简介  13-17
    1.2.1 列车驾驶仿真系统的结构和组成  13-15
    1.2.2 国内外列车驾驶仿真系统的发展现状  15-17
  1.3 视景仿真技术在列车驾驶仿真系统中的应用  17-19
    1.3.1 视景仿真技术概述  17
    1.3.2 视景仿真技术在列车驾驶仿真系统中的应用现状  17-19
  1.4 课题的研究内容  19-20
    1.4.1 项目来源  19
    1.4.2 课题研究的内容  19-20
  1.5 本章小结  20-21
第2章虚拟场景系统总体设计  21-28
  2.1 场景建模工具的选择  21-22
  2.2 仿真平台的构建  22-25
    2.2.1 交互式实时仿真软件Vega  23-24
    2.2.2 Visual C++6.0  24-25
  2.3 系统总体构成  25-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章三维实时视景技术的应用  28-34
  3.1 三维图形的几何变换  28-31
  3.2 三维实时图形的处理  31-33
    3.2.1 消隐处理  31
    3.2.2 光照模型的明暗处理  31-32
    3.2.3 纹理映射  32-33
  3.3 本章小结  33-34
第4章基于MultiGen实现三维场景建模  34-51
  4.1 三维建模软件MultiGen Creator  34-38
    4.1.1 MultiGen Creator概述  34
    4.1.2 MultiGen Creator的主要特点及应用  34-36
    4.1.3 OpenFlight数据库  36-38
  4.2 虚拟地铁场景模型的建立  38-47
    4.2.1 虚拟地铁场景建模流程及建模步骤  38-40
    4.2.2 地铁车站模型的建立  40-42
    4.2.3 地铁轨道模型的建立  42-44
    4.2.4 周边环境模型的建立  44-47
    4.2.5 模型多边形数量的裁减  47
  4.3 虚拟地铁场景数据库的集成  47-48
  4.4 场景模型封装  48-49
  4.5 建立模型应注意的问题  49-50
  4.6 本章小结  50-51
第5章地铁虚拟场景的驱动程序的开发  51-65
  5.1 驱动程序的功能  51-52
  5.2 视景仿真场景驱动软件Vega  52-56
    5.2.1 Vega简介  52
    5.2.2 Vega的基本原理  52-54
    5.2.3 Vega基本类库及层次结构  54-56
  5.3 基于Vega的仿真驱动的实现  56-58
    5.3.1 Vega应用程序的主框架  56-57
    5.3.2 视景仿真应用定义文件  57
    5.3.3 Vega的坐标系统  57-58
  5.4 三维视景实时驱动  58-60
    5.4.1 三维视景仿真系统驱动程序设计  58-59
    5.4.2 网络通讯的选择  59-60
  5.5 列车运行路径控制算法  60-64
    5.5.1 样条插值曲线  61-62
    5.5.2 空间曲线弧长计算  62-63
    5.5.3 列车视点位置控制  63-64
  5.6 本章小结  64-65
第6章三维视景仿真系统的实现  65-70
  6.1 系统的开发环境  65-66
    6.1.1 系统的硬件配置  65-66
    6.1.2 系统的软件平台  66
  6.2 系统软、硬件的应用  66-68
  6.3 程序的运行界面  68-69
  6.4 本章小结  69-70
第7章总结和展望  70-72
  7.1 论文总结  70
  7.2 下一步工作展望  70-72
致谢  72-73
参考文献  73-75
个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果  75

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