海底溢油三維仿真關鍵技術研究.pdf

1、本文在研究OpenSceneGraph(簡稱OSG)三維渲染引擎的基礎上,在VC++開發(fā)平臺下,將MFC人機交互的優(yōu)越性與OSG的高效渲染特性相結合,基于現(xiàn)有的研究成果,對海洋環(huán)境三維場景構建關鍵技術進行研究,將用戶交互框架、海底地形與海水等要素進行集成,構建海洋環(huán)境三維可視化場景,將溢油數(shù)值模型的數(shù)據(jù)結果在海洋環(huán)境交互場景下進行三維動態(tài)模擬,為海洋能源開發(fā)人員提供了一個實時、逼真、可交互的海底溢油三維可視化系統(tǒng)。本文進行的研究工作,主

2、要包括以下幾個方面:
　　1)深入研究OSG三維可視化渲染引擎的場景構建及渲染機制,利用其跨平臺性,將OSG與MFC進行集成,建立三維可視化框架體系,提供給用戶菜單欄、工具欄、浮動窗口、鍵盤、鼠標等多種操作控制方式。
　　2)學習研究GPU可編程的渲染管線,采用OpenGL編程語言GLSL提高繪制速率與顯示效果,為提高整個系統(tǒng)的圖形繪制的渲染效率提供基礎。
　　3)研究三維地形數(shù)據(jù)建模繪制的方式,采用GLSL著色語言及

3、OSG平臺下VBO快速渲染方式,完成海底地形數(shù)據(jù)的立體建模。
　　4)研究海面繪制的實現(xiàn)方式,提出了針對不同應用場景下的快速處理和繪制技術:基于凹凸紋理映射技術和紋理動畫方式,實現(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)域海面場景模擬;另外一種方式是基于GPU通用計算編程語言 CUDA,進行并行計算實現(xiàn)的 FFT快速海面高度計算,在OSG場景下完成繪制,能滿足較高仿真度要求下的大場景海面模擬。
　　5)進行粒子系統(tǒng)關

4、鍵技術的研究,探索粒子系統(tǒng)在不同時刻下的粒子屬性更新方法,基于GPU緩存對象和并行計算原理,重點研究和對比幾種實現(xiàn)技術下的粒子系統(tǒng)屬性更新和繪制的效率,用GPU編程方式實現(xiàn)了百萬級粒子在不同時刻下的屬性更新和實時繪制,開發(fā)界面友好的溢油參數(shù)控制界面,增強用戶交互性。
　　6)本論文在研究三維可視化關鍵技術基礎上,結合MFC良好的交互性與OSG的圖形渲染特點,將溢油模式數(shù)值結果進行動態(tài)的三維模擬,初步構建了一個實時、動態(tài)、可交互的溢