海底溢油三維仿真關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、本文在研究OpenSceneGraph(簡(jiǎn)稱OSG)三維渲染引擎的基礎(chǔ)上,在VC++開(kāi)發(fā)平臺(tái)下,將MFC人機(jī)交互的優(yōu)越性與OSG的高效渲染特性相結(jié)合,基于現(xiàn)有的研究成果,對(duì)海洋環(huán)境三維場(chǎng)景構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究,將用戶交互框架、海底地形與海水等要素進(jìn)行集成,構(gòu)建海洋環(huán)境三維可視化場(chǎng)景,將溢油數(shù)值模型的數(shù)據(jù)結(jié)果在海洋環(huán)境交互場(chǎng)景下進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)模擬,為海洋能源開(kāi)發(fā)人員提供了一個(gè)實(shí)時(shí)、逼真、可交互的海底溢油三維可視化系統(tǒng)。本文進(jìn)行的研究工作,主

2、要包括以下幾個(gè)方面:
　　1)深入研究OSG三維可視化渲染引擎的場(chǎng)景構(gòu)建及渲染機(jī)制,利用其跨平臺(tái)性,將OSG與MFC進(jìn)行集成,建立三維可視化框架體系,提供給用戶菜單欄、工具欄、浮動(dòng)窗口、鍵盤、鼠標(biāo)等多種操作控制方式。
　　2)學(xué)習(xí)研究GPU可編程的渲染管線,采用OpenGL編程語(yǔ)言GLSL提高繪制速率與顯示效果,為提高整個(gè)系統(tǒng)的圖形繪制的渲染效率提供基礎(chǔ)。
　　3)研究三維地形數(shù)據(jù)建模繪制的方式,采用GLSL著色語(yǔ)言及

3、OSG平臺(tái)下VBO快速渲染方式,完成海底地形數(shù)據(jù)的立體建模。
　　4)研究海面繪制的實(shí)現(xiàn)方式,提出了針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景下的快速處理和繪制技術(shù):基于凹凸紋理映射技術(shù)和紋理動(dòng)畫方式,實(shí)現(xiàn)海面顏色及光照的渲染,適用于仿真度要求不高的小區(qū)域海面場(chǎng)景模擬;另外一種方式是基于GPU通用計(jì)算編程語(yǔ)言 CUDA,進(jìn)行并行計(jì)算實(shí)現(xiàn)的 FFT快速海面高度計(jì)算,在OSG場(chǎng)景下完成繪制,能滿足較高仿真度要求下的大場(chǎng)景海面模擬。
　　5)進(jìn)行粒子系統(tǒng)關(guān)

4、鍵技術(shù)的研究,探索粒子系統(tǒng)在不同時(shí)刻下的粒子屬性更新方法,基于GPU緩存對(duì)象和并行計(jì)算原理,重點(diǎn)研究和對(duì)比幾種實(shí)現(xiàn)技術(shù)下的粒子系統(tǒng)屬性更新和繪制的效率,用GPU編程方式實(shí)現(xiàn)了百萬(wàn)級(jí)粒子在不同時(shí)刻下的屬性更新和實(shí)時(shí)繪制,開(kāi)發(fā)界面友好的溢油參數(shù)控制界面,增強(qiáng)用戶交互性。
　　6)本論文在研究三維可視化關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)上,結(jié)合MFC良好的交互性與OSG的圖形渲染特點(diǎn),將溢油模式數(shù)值結(jié)果進(jìn)行動(dòng)態(tài)的三維模擬,初步構(gòu)建了一個(gè)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、可交互的溢