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基于OGRE的视景仿真系统研究

作　者: 王全占
导　师: 朱金陵
学　校: 西南交通大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 视景仿真 列车驾驶仿真器 核外渲染 OGRE
分类号: U268.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 142次
引　用: 2次
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内容摘要


列车驾驶仿真器视景仿真系统(在不产生歧义的情况下简称为视景仿真系统)是列车驾驶仿真器的重要组成部分,是仿真器驾驶环境仿真真实感与沉浸感的最直观表现形式。随着高速铁路的大发展,列车驾驶仿真器需要呈现的线路长度越来越长,场景模型的规模已经超出了当前主流图形工作站的内存大小。基于OpenGL Performer的列车驾驶仿真器视景仿真系统由于OpenGL Performer的场景图和场景内容紧密相关,不能实现超出内存大小的大规模场景的实时渲染,已不能满足当前列车驾驶仿真器视景仿真系统的需求。本文在对比OSG(OpenSceneGraph)图形引擎和OGRE (Object-Oriented Graphics Rendering Engine)图形引擎各自优缺点的基础上,选择场景图与场景内容分离的OGRE作为视景仿真系统的图形引擎。为实现超出内存限制的大规模场景的实时渲染,本文深入研究了核外算法的原理以及应用到图形渲染领域的核外算法实现方式,并结合OGRE提出了一种基于OGRE的核外渲染方法。在该方法的基础上,重新设计了视景仿真系统软件,对视景仿真系统软件进行了模块划分,并实现了其中的关键模块。实验结果表明,基于OGRE的列车驾驶仿真器视景仿真系统能够实现超出内存大小的大规模场景的实时渲染,完成了本文的主要研究目标。此外,渲染效率方面,基于OGRE的视景仿真系统比基于Performer的既有系统略有提高；内存占用方面,基于OGRE的视景仿真系统比既有系统拥有更低的内存占用率,基本能够实现与场景规模无关；渲染效果方面,基于OGRE的视景仿真系统在动态水面、基于粒子的烟火仿真等方面有了较大的提升,但是在头灯、车窗效果、对序列动画的支持等方面还有待提高。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章 绪论  10-15
  1.1 课题的背景及研究意义  10
  1.2 国内外研究现状  10-14
  1.3 论文研究的主要内容与组织结构  14-15
第2章 开源图形引擎比较  15-26
  2.1 OSG  15-16
  2.2 OGRE  16-17
  2.3 OSG与OGRE对比  17-18
  2.4 OGRE的关键技术研究  18-26
    2.4.1 场景管理  20-21
    2.4.2 资源管理  21-22
    2.4.3 粒子系统  22-24
    2.4.4 材质系统  24-26
第3章 大规模场景的核外渲染  26-34
  3.1 计算机图形中的核外算法  26-28
    3.1.1 核外算法原理  26
    3.1.2 核外交互式渲染  26-28
  3.2 基于OGRE的核外渲染  28-34
    3.2.1 模型的核外描述  28-31
    3.2.2 核外渲染  31-34
第4章 列车驾驶仿真器视景仿真系统设计  34-42
  4.1 列车驾驶仿真器介绍  34-36
  4.2 功能需求  36
  4.3 系统结构  36-38
  4.4 系统模块设计  38-42
    4.4.1 网络通讯模块  38
    4.4.2 模型加载模块  38-39
    4.4.3 视点驱动模块  39
    4.4.4 道岔与信号控制模块  39-40
    4.4.5 自然现象模块  40
    4.4.6 突发事件模块  40
    4.4.7 人工信号及骨骼动画模块  40
    4.4.8 会车模块  40-42
第5章 视景仿真系统实现  42-64
  5.1 视景仿真系统数据准备  42-46
    5.1.1 模型数据  42-43
    5.1.2 OpenFlight向mesh的转换  43-46
  5.2 资源管理模块实现  46-50
  5.3 视点计算模块实现  50-53
  5.4 突发模块实现  53-56
    5.4.1 会车  53-55
    5.4.2 信号灯和道岔  55-56
    5.4.3 添加/替换型突发  56
  5.5 特效模块实现  56-61
    5.5.1 水面特效  57-59
    5.5.2 粒子特效  59-61
  5.6 结果分析  61-64
结论  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-69
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  69

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 机车工程 > 机车操纵与运用 > 机车操纵
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