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立交桥三维虚拟场景漫游

来源:用户上传      作者: 杨恩源 郭淑俊

  摘 要 立交桥三维虚拟场景漫游是对立交桥的三维虚拟场景建模与指定路径的实时漫游,该项目可以应用在三维车载导航、城市规划、城市信息化交通网络、游戏、桥梁设计、电影等领域,具有一定的学术价值和应用价值。
  关键词 立交桥 三维 虚拟场景
  中图分类号:TP391.9 文献标识码:A
  1 项目学术价值
  该项目是立交桥三维虚拟场景建模与指定路径的实时漫游,基于图像的绘制技术,应用三维视景仿真建模软件(MultiGen Creator)和三维实时仿真软件(MultiGen Vega)对场景建模和路径漫游,相对于传统的基于多边形绘制技术具有更加简单的三维建模工作,同时使场景更加真实,图形生成速度更快。利用高性能的计算机、计算机图形学及纹理技术,对立交桥场景建模和路径的实时漫游,使计算机图形学、计算机视觉、虚拟实时漫游等理论知识得到深入和完善。对立交桥虚拟场景建模的研究者具有一定的参考价值。
  2 应用价值
  应用领域:三维车载导航、城市规划、城市信息化交通网络、游戏、桥梁设计、电影等虚拟场景,通过虚拟技术实现,减少了人力、物力、财力等直接的损失。在现实生活中,可以应用到基于二维电子地图的车载系统,提供一个交互式的高逼真的虚拟场景,有效解决了司机们在复杂道路交叉口面对简单的路径引导无能为力的现状。同时对立交桥桥面维护进行场景虚拟,大大减少了政府的财务支出。
  3 具体研究
  3.1 研究目标
  利用微型计算机设计出立交桥三维虚拟场景漫游仿真软件,实现对立交桥三维虚拟场景建模和路径的实时漫游。
  3.2 研究内容
  (1)对现实中,某座立交桥的设计方式的简单分析;(2)对这座立交桥上的各个路线的简单分析;(3)建立立交桥三维虚拟模型,分别对四个桥面段建模;(4)对立交桥周围部分环境的建模,包括树木、标志性性建筑等;(5)基于道路中心线的指定路径实时漫游实现。
  3.3 研究方法
  (1)基于计算机图形学,应用MultiGen Creator,建立基于图像绘制的立交桥场景模型,对直线桥面段、下坡弯道桥面段、平直下坡桥面段、平直弯道桥面段四个模型的建立;(2)为了增加立交桥三维虚拟的逼真性,对立交桥周围部分景物场景建模,树木、建筑物;(3)对立交桥上车辆各个路线的分析,建立汽车在立交桥上指定路径的实时漫游;(4)最后对立交桥虚拟漫游软件测试,保证其的逼真性和稳定性。
  4 创新点
  基于图像绘制技术构建三维的立交桥仿真模型,使得虚拟场景更具逼真性、交互性。利用微型计算机将现实与虚拟结合起来,对立交桥及其周围环境进行完美仿真。同时在微型计算机中将成果生成软件,并应用于汽车导航系统当中,弥补了汽车导航系统在立交桥复杂路口的不足之处。
  5 特色
  该项目是计算机图形学与计算机视觉的结合,一方面能促进这两门交叉学科理论知识的深入发展和完善,另外,该项目使虚拟场景在美观的基础上更具逼真,在仿真领域取得了新的突破。
  6 关键技术
  第一、基于图像绘制技术的三维立交桥及其周围环境的建模;第二、应用三维视景仿真建模软件(Multi Creator)对立交桥场景模拟中直线桥面段、下坡弯道桥面段、平直下坡桥面段、平直弯道桥面段四个模型的建立;第三、桥面建模当中要求桥面两端的参考线为共面平行或交错平行,因此在建立交桥面参考线时使用创建平行线的工具来保证参考线的绝对平行;第四、两段桥面连接时,为了保证桥面之间的圆滑过渡要求,第一桥面段的出口坡度参数与第二桥面段的入口坡度参数一致;第五、在绘制过程中的纹理技术、动态生成视点替用特效技术和处理技术;第六、应用三维实时仿真软件(MultiGen Vega)对指定路径的实时漫游的具体实现,包括创建立交桥对象、添加汽车场景、设置碰撞检测、设置运动方式、创建角色对象、设置角色对象运动方式、设置漫游路径、设置路线导航器、指定漫游路径实现路径的实时漫游;第七、后期的绘制、渲染、检测及维护。
  7 实验方案和技术路线
  (1)查阅相关资料,全面的了解和认识计算机图形学、计算机视觉、基于图像绘制的技术等理论知识,收集立交桥的设计方式、立交桥上各个路线等相关资料,进一步对立交桥的场景模型、其周围环境的场(下转第32页)(上接第30页)景模型、指定路径的实时漫游进行深刻的理论探讨研究;在认真理解基于图像绘制方法的基础上,研究如何更简单、逼真、美观的建立出各个场景的三维虚拟模型。
  (2)应用三维视景仿真建模软件(MultiGen Creator)对立交桥场景模型建立,分四个模块:直线桥面段、下坡弯道桥面段、平直下坡桥面段、平直弯道桥面段四个模型的建立。
  (3)基于图像绘制技术,应用三维实时仿真软件(MultiGen Vega)通过创建立交桥对象、添加场景、设置碰撞检测、设置运动方式、创建角色对象、设置角色对象运动方式、设置漫游路径、设置路线导航器、指定漫游路径实现路径的实时漫游。
  (4)利用VC++软件系统设计和实现,在绘制过程中使用纹理映射技术进行场景渲染,动态生成视点替用特效技术和混色处理技术增强真实感同时又提高仿真的实时性。
  8 国内外研究现状分析
  当今社会经济快速发展,城市人口越来越多,交通压力越来越大,立交桥在城市交通中发挥着重要的作用。随着虚拟技术的发展,基于图像绘制的场景建模和实时漫游,是目前虚拟场景漫游设计的主流技术。虚拟漫游技术已广泛应用于各个领域,如虚拟校园系统,建筑领域尤其是对房屋、桥梁的虚拟漫游,但对立交桥的虚拟漫游是近来的热点,有较强的应用价值。
  参考文献
  [1] 张曦.王国权.龚国庆.基于Mulitigen Creator场景模型的建立[J].北京机械工业学院学报,2006.21(2):21-26.
  [2] 陈涛.魏朗.人-车-路虚拟仿真系统研究[J].交通与计算机.2006.24(5);12-16.
  [3] 宋明志.康凤举.Vega开发环境的扩展研究[J].系统仿真学报.2004.16(1):178-179.
  [4] 王俊.Vega技术及其在公路交通中的应用[J].计算机应用.2004.27(22):62-64
  [5] 孙铁红.焦永和.与二维电子地图互响应的虚拟三维场景生成[J].计算机仿真.2005.22(12):162-166.
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