崔希宁[1]2000年在《化工场景图形仿真通用工具研究》文中提出可视化是指将数据及其它形式的信息通过可视化处理创建仿真分析环境或仿真虚拟环境，使参试人员通过视觉信息掌握系统中变量之间、变量与参数间、变量与外部作用间的变化关系，直接了解系统的静态和动态特性的一种技术。研究可视化工具就是总结仿真系统可视化的共同组成要素及其结构规律，将系统仿真数据结果的可视化输出分离成一项独立性较高的软件系统。而研制具有真实感的交互式化工场景仿真工具，就是采用计算机图形和图像处理技术将化工模型仿真计算的输入过程直观化，输出结果形象化。 本课题在软件工程学、计算机图形学、仿真理论的指导下，在理论及实现上进行了化工场景视景仿真平台的研究。提出了“仿真平台开放式结构”、“物理动画”、“全景漫游”、“三维交互”、“图元驱动”的概念及解决方案，并在单元操作的实例程序中得到印证。 对于化工场景仿真平台的系统结构，采用分布式仿真的思想及软件构件、构架理论，在硬件和软件系统中解决了化工场景仿真平台的开放性设计问题。并给出了其实现方法及使用的技术规范。 对化工场景的视景运动规律进行研究，不同于传统的关键帧动画，本文提出了“物理(属性)动画”的概念。并在OpenGL工具的支持下提出其实现方法。在此基础之上进一步研究了三维图形的交互方法，给出了“二维拾取”的解决方案。在纹理变换的启发下，本文提出了一种能实现“全景漫游”的视景背景系统的新方法。 提出了“数据驱动”的概念。在DLL，ActiveX，ADO技术支持下，研究了各种通讯方法，创建了适合于驱动视景中图元对象的数据接口服务器及多种驱动数据接口构件。解决了多种数据源的连接和访问问题。 文章最后，提出了在本研究基础之上进一步完善平台系统，以及向多媒体仿真、虚拟现实延伸过渡的设想。
张昊[2]2010年在《基于OSG的道路三维实时交互式可视化技术研究》文中指出本文深入研究了道路三维场景组织与管理、道路建模、大规模地形建模、地形模型与线路模型的融合、三维场景交互等关键技术问题,基于三维渲染引擎OpenSceneGraph,综合运用计算机图形学、科学计算可视化、人机交互、数据分页及动态调度等技术构建了道路三维实时交互式可视化平台。主要研究内容及成果如下：(1)综合运用OpenSceneGraph中的各种节点,采用树状结构组织道路三维场景,既直观的表达了道路三维场景的信息组成,又加速了场景对象的裁减、碰撞检测等操作,提升渲染效率。(2)基于分割-归并的思想,综合运用OpenSceneGraph几何图元建模、预定义几何体建模以及读取3ds Max模型文件导入场景等方法,实现道路三维模型的快速构建。(3)使用Virtual Planet Builder建立基于四叉树结构和金字塔模型的多分辨率地形分页数据库,动态调度地形数据,实现大规模地形场景的实时交互式漫游。(4)提出并实现了地形分页数据库与道路模型的融合算法。检索地形分页数据库,找出与路基边界有叠加区域的地形文件,对该地形区域重新构建约束Delaunay三角网,剔除叠加区域的三角形,实现线路模型与地形模型的融合。(5)运用本文所述的理论和算法,基于三维渲染引擎OpenSceneGraph,开发了“道路三维实时交互式可视化平台”。该平台可以实现大规模道路三维场景的快速构建,具有交互式漫游、场景编辑及信息查询等功能,已在铁路和公路项目的信息化管理、方案审查与评估等领域获得广泛应用。
陈奎[3]2009年在《虚拟工厂规划仿真系统的研究与实现》文中进行了进一步梳理中国目前是一个制造业大国,工厂的发展日新月异,越来越多的现代化高科技技术应用到该领域上。虚拟现实技术在国内的迅速发展,已受到各领域的广泛关注,其中将虚拟现实技术应用于工业制造业的研究已逐渐成为热点。在全球数字化的大环境下,很多工厂企业也希望跟随着时代潮流。大多工厂车间在改建或重建时,为了减少建设成本,都需要首先进行合理的设计和规划。规划设计人员在使用传统方法进行工厂规划时,往往会出现设计困难、规划偏差和理解困难等问题,经常会造成更多人力和物力的浪费。工厂规划系统就是运用数字化产品,对工厂的建设进行可视化设计与动态规划。本文从系统的总体框架和系统的软硬件构成开始,详细讲述了虚拟工厂规划仿真系统各子系统功能及各个功能模块的设计方法和实现过程。在本系统中,主要是设计与实现了基于虚拟现实技术的可视化动态规划平台。本文通过将虚拟现实技术与仿真技术的有效结合,设计和实现了工厂规划的动态模拟和仿真系统,主要包括三个功能模块,分别是场景建模、系统仿真和规划评估。论文的主要工作如下:1.为了统一管理虚拟工厂模型,保护模型所有权,本文研究和实现了模型库管理子系统。通过该系统,可以合理采集设备模型,优化模型结构,设定模型格式,管理模型有效信息等,为虚拟工厂规划中的场景建模提供了方便。2.本文详细分析了虚拟工厂场景建模过程中的工厂设备的逻辑属性与可视化三维模型的关系。结合OpenSceneGraph开源软件包的渲染方式,建立高效的场景图,并利用面向对象技术,设计合理的虚拟对象结构,实现虚拟对象的几何模型和行为模型的互操作性,为系统仿真的设计提供了良好的场景规划。3.本文深入研究了连续/离散混合系统的仿真过程,设计合理的仿真时钟推进机制,采用有效的基于消息的事件调度方式,控制和实现系统的三维仿真,并在仿真过程中,可实时进行动态地场景和属性编辑,最终达到整个虚拟工厂规划的修改直观便捷性。本系统软件界面友好,操作简便,效果形象直观。虚拟现实环境提供了多个视图模式,1:1比例的可视化,让设计人员可以感受如同在真实世界中进行的规划设计活动。通过本系统,可构建一个供虚拟工厂规划使用的虚拟现实环境,实现规划设计数据的三维可视化,同时实现规划仿真过程的人机交互,所见即所得,最后可结合实际工厂运作,建立智能的评估和约束系统,对规划结果进行分析和优化处理。
刘京[4]2011年在《基于OSG的虚拟现实碰撞检测及GPU并行加速》文中提出碰撞问题是机器人、动画仿真、虚拟现实、计算几何、CAD/CAM等领域的关键问题之一,而实时性和精确性是衡量一个碰撞检测算法是否优越的重要标准。尽管国内外已经对碰撞检测问题做了许多有意义的工作,但是随着计算机软硬件及网络等技术的日益成熟,尤其是GPU并行计算技术的快速发展,不同规模程度场景下实时而又精确的碰撞检测问题逐步成为当前研究的热点。针对大规模复杂场景的碰撞检测问题,本文首先从场景渲染入手,在详细了解OSG渲染引擎的场景组织方式、渲染流程之后,利用新一代的三维图形渲染系统的功能特性,搭建一个高效的基于场景图的河北大学新校区校园漫游系统。进而在场景交互方面,通过深入研究基于图像的碰撞检测算法,提出了实时性更好的基于向指定平面投影、模板测试和深度测试的改进型图像空间碰撞检测算法,实现了虚拟校园漫游系统中对漫游角色模型与场景模型之间的快速碰撞检测。同时引入GPU并行计算,调高了碰撞检测的效率。对于更加注重于碰撞检测精度的虚拟手术仿真系统来说,本文在基于距离的碰撞检测算法基础之上,通过扫描线确定模型间潜在碰撞区域内的刨分顶点、自适应面刨分、构造刨分三角形、判断刨分点到刨分三角形之间的距离实现了骨锯模型和头盖骨模型间的精确碰撞检测。该算法不仅能获得碰撞发生位置,还把碰撞区域局限在几个刨分顶点构成的多个刨分三角形之内,同时还继续引入GPU并行计算技术,优化了整个碰撞检测算法,缩短了计算周期。
刘光亮[5]2011年在《面向动车组转向架虚拟装配的可视化技术研究与应用》文中提出针对动车组转向架在实际装配和维修过程中存在的诸如装配信息表达不直观、不能共享、人员培训成本高、培训时间长等问题开发了动车组转向架虚拟装配系统,以便为设计师和工艺师提供分析、研究平台,为制造人员和维修维护人员提供培训手段,提高转向架在工艺设计和维修中的效率。本文针对虚拟装配系统中仿真过程的流畅性、复杂装配关系的直观表达以及立体显示等可视化开展研究。虚拟装配系统一般要求图形生成速度和操作响应达到实时,而计算机所提供的计算能力往往不能满足复杂三维场景的实时绘制需要,尤其是对于高速动车组转向架这样的大型复杂结构,因此需要对场景内的图形加速。利用基于AABB包围盒的LOD技术解决了复杂模型的简化问题,实现了在不同场景下调用不同的细节模型,在不影响视觉效果的情况下,提高系统运行效率。由于装配体零件互相遮掩无法清晰的表达零件之间的装配关系,利用剖切技术对三维模型进行剖切,将被遮掩零件的结构信息和装配信息直观的表现出来,提高系统的直观性。立体显示技术可以实现深度层次视觉效果,使用户“身临其境”的重要方式之一。本文对透视投影旋转法、平行投影法、双中心投影法等立体成像算法进行比较后,采用双中心投影法实现了系统模型的立体显示。最终实现了动车组转向架虚拟装配过程的可视化。论文最后以动车组转向架轮对、空气弹簧为例,对系统可视化的实现效果进行展示,并对未来研究工作进行了展望。
李文华[6]2015年在《燃气门站三维虚拟仿真培训系统设计与实现》文中研究表明为适应燃气门站智能化的发展趋势,提高培训质量,降低培训风险,本课题将虚拟现实技术与燃气门站培训系统相结合,设计并实现一套燃气门站三维虚拟仿真培训系统。该系统利用OpenSceneGraph(OSG)对燃气门站场景进行管理和渲染,利用QT技术实现系统界面及菜单响应。针对燃气门站的主要培训内容,包括设备常规操作、故障模拟、应急预案、模拟考核等进行仿真模拟。根据仿真培训系统的研究现状,本文对系统所需关键技术进行了深入分析。首先对三维建模技术进行了介绍,对建模流程从实体建模到属性建模再到场景构建分别进行了详细阐述。然后深入剖析了本文的研究重点OSG虚拟仿真技术,包括场景渲染、场景漫游、人机交互、碰撞检测、粒子系统、灯光特效等技术。最后对网页版三维渲染引擎HT for Web(HT)技术进行了介绍。本文以济南某燃气门站为原型,结合系统特点及功能需求,设计了C/S架构系统框架。然后基于系统关键技术,搭建了仿真平台,进行了仿真实现,其中重点阐述了学员台的具体实现。学员台包括五个模块,日常巡检模块主要实现了场景漫游、固定路径设置、界面控制漫游参数等功能。场景组装模块实现了对整个场站的构建工作。仿真练习模块提供了基本的人机交互功能,能对常见业务进行仿真练习操作。模拟考核模块实现了对学员的业务考核功能。应急预案模块提供了常见故障异常的应急预案培训,对提高学员的应急处理能力有很大帮助。教员台的主要功能是故障异常的设定及监控等。最后,结合C/S架构系统开发经验,本文创新性的使用网页版三维渲染引擎HT对B/S架构进行了研究。搭建了B/S架构系统框架,实现了门站预览、场景漫游、设备动态仿真等基本功能。并与C/S架构系统进行了详细对比,为后续研究提出了新的方向。结论表明该系统沉浸感强,培训周期短,成本低,能满足燃气门站培训的基本要求,能有效提高培训质量和门站安全性能。该系统的研究为各燃气培训机构提供了有力的技术支持,对燃气行业的培训具有一定的借鉴和参考价值。
杜攀程[7]2014年在《成品粮储藏三维可重构监控平台的研究与实现》文中研究说明本文针对成品粮仓储监控特点,对虚拟现实技术应用于粮食监控的技术问题展开研究,设计并实现了一套可实际应用的成品粮三维可重构监控平台,并通过测试验证了平台设计符合粮情监测的需求。成品粮三维可重构监控平台是在成品粮监控领域应用虚拟现实技术,将粮仓内部场景以三维方式显示并且实现快速构建三维场景。通过将无线传感器网络采集的成品粮仓库内温湿度数据发送给服务器,客户端接收到服务器消息后更新成品粮仓间的三维监控界面,同时本平台为适应不同应用场景设计并实现了重构功能。与现有的有线方式粮情监测系统相比,无线传感器粮情监测网络具有易于布设、多参数监测、覆盖范围大、易升级等优势。与现有的二维监控系统相比较,三维监控界面直观反映出仓间的空间布局,使用户达到了身历其境的感觉。研究基于虚拟现实技术的三维可重构监控系统不仅可以满足对成品粮监测的需求,而且由于三维监控界面可以生动的显示成品粮仓库内部的状况,使工作人员沉浸在虚拟的场景中,在不增加成本的基础上调动了工作人员的积极性。本文主要的研究如下：1、监控平台采用虚拟现实技术,实现了成品粮库内部场景的三维监控。根据成品粮仓库内部的粮垛、传感器分布状况构建与之对应的三维场景,当温湿度传感器超阈值时改变三维场景中的颜色,同时可以通过缩放以及旋转从不同角度监测成品粮仓的局部、全局状态。2、监控平台设计采用开放接口,实现监控平台的可重复使用。在不改动监控软件,只需要制作新的三维场景以及更改数据库就可以方便的将本系统应用于其他监控场景中,实现的软件的可重复利用,降低了成本。3、监控平台采用C/S架构和用户权限管理,实现了成品粮仓库的远程监控。底层无线传感器网络将采集的数据发送至服务器,服务器解析数据后通知客户端更新界面。工作人员可以在远程通过客户端监控成品粮仓库的状态,并根据自己的权限对底层网络进行相应的操作。
聂利井[8]2012年在《面向大型吊装工程的起重机工况选择系统的研究与应用》文中研究说明随着起吊行业的迅速发展，起重机已广泛应用于工厂、矿山、车站、港口、建筑工地、水电站、仓库等各个生产部门中。为了达到合理安排起重机资源，安全顺利的进行起重机作业的目的，各大建设公司对起重机吊装方案设计提出了更高的要求，主要表现在精确性、高效性和可靠性方面。但是，目前吊装方案的确定大多是人工方式进行，效率比较低且任务繁重。因此，将虚拟现实技术应用在起重机吊装作业过程中的研究是一项很有意义的事情。本文以中联重科股份有限公司的吊装仿真平台的开发为背景，针对作业制定过程中的数据管理和起重机选型进行研究，并在此基础上对起重机建模做了深入的研究。本系统采用开源引擎OSG搭建吊装仿真场景平台，运用3DMAX技术对不同的场景图形进行处理，以达到更好的模拟现实吊装环境的效果。吊装仿真系统的数据管理采用access数据库的存储方式，其中包括工程管理模块、起重机工况选型模块、吊装场景搭建模块、起重机运动仿真模块和吊装方案输出模块一共五个模块的数据信息。具体描述了进行起重机工况选择的过程，包括工况选择界面的设计，对选择工况的校核过程，工况校核的内容包括地面凸起障碍物、悬空障碍物、触杆验算和起重力矩。在进行起重机选型时，考虑了起重机起重量、起升高度和工作幅度因素。整个系统的模型实体的建立是采用OSG与3DMAX相结合的方法，其中包括起重机模型、吊装物模型、障碍物模型和吊索具模型的建立。
丰彪[9]2003年在《基于PC机的视景仿真技术与房屋震害演示系统》文中提出仿真技术是一项实用性很强的技术。由于它具有经济、安全、方便等特性，因而在诸多领域获得了非常广泛的应用，是工程领域和非工程领域的主要研究手段之一。视景仿真技术是仿真技术的一个重要分支，它利用三维图形表现技术来产生逼真的视觉场景，从而为仿真用户提供具有沉浸感的交互式仿真环境。随着计算机软硬件技术的不断发展，原本基于小型机或工作站的视景仿真技术开始向PC平台移植。 本文针对这一背景，明确提出了基于PC机的视景仿真技术，并对相关的问题进行了系统的研究；同时，立足于震害预测和震害演示的现实需求，开发出了房屋震害演示系统(雏形)。 本文的工作主要包括以下几项内容： 1)从系统科学和相似技术的角度出发，系统地总结及论述了仿真技术的基础理论；结合几个简单的典型实例，提出了以同型系统和等价系统为基础的同型原理和等价原理，并以此为基础阐明了模拟和仿真的内在含义；对与仿真相关的一些词汇作了明确的界定，阐明了仿真方法与试验方法、理论分析方法的相互关系；对仿真技术的发展脉络作了细致的梳理；对仿真技术的现代含义作了进一步的说明。 2)勾勒出了现代仿真技术的研究体系，阐明了仿真系统与仿真环境的关系，对一体化仿真环境的概念作了细致的说明；论述了视景仿真的技术构成、实现方法、开发环境和运行环境；提出了基于PC机的视景仿真，论述了它的基本概念、技术构成、实现工具、开发环境、运行环境、开发方案、编程模型和应用前景。 3)提出了用于房屋震害演示的串联分解功能模型结构；介绍了几种常见房屋的确定性易损性模型；总结了几种常见房屋的典型破坏特征；讨论了易损性模型的参数表征和破坏性模型的图形表征；提出了基于特征提取的破坏性模型。 4)利用基于PC的视景仿真技术，结合房屋震害的仿真模型，开发了房屋震害演示系统(雏形)。该系统采用了Visual Basic+VBA+VisualC++的混合编程模型，具有完善的文件管理功能和强大的数据库支持。该系统兼具易损性分析、自动文档处理和震害特征演示三项功能，既可以用于常见房屋的单体震害预测，亦可用于常见房屋单体震害特征的直观演示。
王智伟[10]2017年在《平显信息配色绩效评价飞行模拟系统的开发与研究》文中进行了进一步梳理平显(Head Up Display,HUD)是飞行员了解飞行状态参数的重要仪器。它可以将飞行状态信息直接叠加在外界环境视景上,飞行员可以在兼顾外界环境的情况下了解动态飞行的状态。由于外界环境视景的颜色较为复杂,平显字符的颜色受外界视景的影响比较大,例如有战斗机会超低速飞行在森林等大面积绿色外界环境中时,常规的绿色平显字符颜色对比度低,容易造成飞行员的失误操作。所以研究平显字符信息的合理配色,改变不同平显字符颜色,可以减少飞行员的操作误差和视觉疲劳,提高完成作战任务的精准度和有效性。为了平显信息配色绩效进行考察,设计了一套模拟飞行测试系统,通过模拟动态飞行的过程中改变平显的字符信息颜色,飞行员在模拟测试中对平显的信息捕获容易性、颜色显示协调性、长时飞行适合性、整体画面效果进行评价,研究人员根据飞行员的绩效评价研究得出合理的配色方案,为平显的设计提供一定的试验依据。本测试系统采用OSG视景仿真软件对动态飞行场景进行开发,构建一个虚拟的飞行外部视景,OSG场景库提供高效的场景管理和图形渲染优化功能,可以满足动态飞行的真实感受,为飞行模拟提供了一个视景环境基础。然后采用IData软件对平显画面进行建模,主要对平显字符信息进行分块和颜色变量的定义,建模完成后加载到飞行视景仿真程序中,以平显作为第一视角在飞行视景中进行动态飞行。IData作为一套提供快速开发动态交互式的图形工具,它能够快捷地创建仪表,并能实时响应应用程序变量和控制事件,减少仿真中的图形开发和集成时间。最后采用JSBJim飞行方程解算飞行的姿态,对飞行员的各种飞行操作进行准确的动力学解算,使飞机的运动轨迹极可能的接近真实的飞行状态。试验结果表明,飞行员在测试过程中能很好的感受到颜色信息视觉对带来的影响,显示画面质量无抖动,无畸变,平显信息配色过程中无明显的视觉延迟,完全可以满足飞行员的测试需要。
参考文献：
[1]. 化工场景图形仿真通用工具研究[D]. 崔希宁. 北京化工大学. 2000
[2]. 基于OSG的道路三维实时交互式可视化技术研究[D]. 张昊. 中南大学. 2010
[3]. 虚拟工厂规划仿真系统的研究与实现[D]. 陈奎. 杭州电子科技大学. 2009
[4]. 基于OSG的虚拟现实碰撞检测及GPU并行加速[D]. 刘京. 河北大学. 2011
[5]. 面向动车组转向架虚拟装配的可视化技术研究与应用[D]. 刘光亮. 大连交通大学. 2011
[6]. 燃气门站三维虚拟仿真培训系统设计与实现[D]. 李文华. 山东大学. 2015
[7]. 成品粮储藏三维可重构监控平台的研究与实现[D]. 杜攀程. 北京邮电大学. 2014
[8]. 面向大型吊装工程的起重机工况选择系统的研究与应用[D]. 聂利井. 湖南大学. 2012
[9]. 基于PC机的视景仿真技术与房屋震害演示系统[D]. 丰彪. 中国地震局工程力学研究所. 2003
[10]. 平显信息配色绩效评价飞行模拟系统的开发与研究[D]. 王智伟. 中北大学. 2017
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