大規(guī)模核與輻射場景實時交互虛擬漫游關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的仿真場景人員交互虛擬漫游,因具備多感知性、交互性、沉浸感和自主性等特點,被廣泛應(yīng)用到場景的結(jié)構(gòu)展示、人員培訓(xùn)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計驗證等領(lǐng)域。而核與輻射場景虛擬漫游系統(tǒng)與其他漫游系統(tǒng)相比,存在如下特點:首先,仿真場景中幾何模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜,導(dǎo)致仿真場景需要實時渲染的數(shù)據(jù)規(guī)模巨大;其次,在人員交互漫游過程中存在第三視角跟蹤、仿真場景全局的位置跟蹤,導(dǎo)致需要重復(fù)渲染。針對上述問題,本文通過仿真場景數(shù)據(jù)自動分割、仿真場景面片級視錐體裁剪

2、、基于仿真場景任意平面的漫游位置實時跟蹤等過程,從多個方面研究提高仿真場景實時交互渲染效率的途徑,為大規(guī)模核與輻射場景實時交互漫游提供保障。
　　本文的主要內(nèi)容與創(chuàng)新之處簡述如下:
　　(1)在深入分析核與輻射仿真場景結(jié)構(gòu)特征與可見性計算技術(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合三維空間劃分技術(shù),提出了一種基于八叉樹視椎體裁剪技術(shù)的實時交互渲染方法,解決了大規(guī)模核與輻射仿真場景因數(shù)據(jù)量巨大難以實時交互渲染的問題;另外,為了輔助用戶預(yù)知行走路徑上輻射

3、劑量的分布,并且能夠有效避免多角度漫游位置跟蹤帶來的重復(fù)渲染,提出了一種基于圖像空間的跟蹤地圖方法。
　　(2)在上述關(guān)鍵算法研究的基礎(chǔ)上,開展了實時交互虛擬漫游系統(tǒng)的總體設(shè)計,并按照軟件工程標(biāo)準(zhǔn)要求,基于面向?qū)ο?、跨平臺的開源圖形渲染引擎OGRE,最終完成了大規(guī)模核與輻射場景實時交互虛擬漫游的原型系統(tǒng)的開發(fā)。
　　(3)此外,本文將上述算法與原型系統(tǒng)成功應(yīng)用于國際重大科技合作計劃“國際熱核聚變實驗堆 ITER”的極向場線圈