視景仿真技術(shù)在輪機(jī)模擬器中的應(yīng)用研究.pdf

1、在當(dāng)今航海教育領(lǐng)域,船舶輪機(jī)模擬器已成為輪機(jī)教育與培訓(xùn)的重要手段。傳統(tǒng)的輪機(jī)模擬器仿真方式多為半物理仿真或二維軟件界面仿真。仿真系統(tǒng)較抽象和專業(yè)化,在應(yīng)用中缺乏動(dòng)態(tài)展示,難以看到機(jī)艙真實(shí)畫面。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為彌補(bǔ)輪機(jī)模擬器視景的缺失提供了手段,但現(xiàn)有的相關(guān)研究多是基于商業(yè)化三維軟件的開發(fā)和應(yīng)用,沒有涉及視景系統(tǒng)的相關(guān)理論。本文研究了視景的生成與交互原理,并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)高品質(zhì)的輪機(jī)視景仿真系統(tǒng)。研究內(nèi)容如下:
　　 (1)建立了調(diào)距槳

2、船舶機(jī)艙的幾何模型并將光照與特效計(jì)算應(yīng)用于場景的實(shí)時(shí)渲染。給出了機(jī)艙場景建模的方法、流程與技巧,建立了考慮衰減的局部光照模型,研究了環(huán)境映射、凹凸映射的特效原理。利用圖形處理器的最新特性,用著色器實(shí)現(xiàn)了光照模型與特效,模擬出了機(jī)艙設(shè)備表面的各種材質(zhì),提升了場景渲染的實(shí)時(shí)性和靈活性。
　　 (2)改進(jìn)了路徑規(guī)劃算法使之可用于虛擬機(jī)艙的自動(dòng)漫游,對視景系統(tǒng)中的漫游攝像機(jī)控制、三維拾取和行為建模等人機(jī)交互相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究并予以實(shí)現(xiàn)。改

3、進(jìn)了路圖骨架節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),加入最大自由圓半徑用于安全性的判斷。使用A木算法做全局路徑搜索,基于可見性原理對搜索結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化。設(shè)計(jì)了虛擬力用于角色自動(dòng)漫游過程中的實(shí)時(shí)引導(dǎo)、避障與平滑。實(shí)現(xiàn)了各種漫游模式下的攝像機(jī)控制,改進(jìn)了三維拾取操作的有效性,建立了交互點(diǎn)的行為模型。
　　 (3)搭建了基于多通道立體投影的輪機(jī)模擬器視景仿真環(huán)境,實(shí)現(xiàn)了多通道投影圖像的幾何校正與邊緣融合。提出使用三次樣條函數(shù)進(jìn)行投影圖像的邊緣融合,改善了畫面的