VR交互式三维虚拟起重装备建模与仿真

起重机作为广泛应用的特种装备,运行危险性大,极易发生安全事故。为降低由操作不当引起的安全事故,国家高度重视起重机的安全培训工作。目前培训操作多为传统的示教式培训,培训成本高、效果差。虚拟现实技术具有沉浸式、交互性、多感知等优点。基于此,采用虚拟现实技术建立起重装备培训和考核系统,大幅提升工人培训效果。为还原起重机真实使用场景,采用逆向工程技术对起重机及起重机厂房进行建模;针对三维虚拟场景真实性以及模型数量巨大交互模型复用性差的问题,采用细节层次(levels of detail,LOD)模型构建起重装备几何模型,从而优化系统的真实感和实时性;利用Unity平台实现了起重装备的三维场景漫游、碰撞检测和快速导航;基于MySQL数据库,实时存储培训数据以及起重机重要参数数据;依据现有桥机平台对虚拟平台进行了验证,结果显示该起重机虚拟现实培训系统可以在降低培训成本的同时大幅提升了培训感官,实验效果良好。

基于点云、三维模型的交互式虚拟博物馆漫游系统设计

运用三维激光扫描技术获得博物馆内部点云,并在此基础上用3ds Max建立博物馆三维模型、进行材质贴图、灯光、摄像机和烘焙等工作,随后将模型导入VRP实现交互式虚拟博物馆系统的开发。馆藏文物用手持式非接触三维激光扫描仪进行扫描并加工处理后得到真实的三维数字文物模型。为保证效率和效果,利用LOD算法对建立的复杂模型进行简化。所设计的虚拟漫游场景,用户不仅可身临其境从多个视角观察整个场景,并可通过键盘、鼠标和距离触发观赏博物馆中的文物,实现了虚拟场景的人机交互控制。系统交互性良好,沉浸感强,可多角度、多种方式、多人称自主漫游博物馆并可近距离观察研究馆藏文物。

虚拟战场环境三维可视化的关键技术研究

虚拟战场环境三维可视化中的关键技术主要涉及到地形LOD技术、实体建模、特殊效果生成、声音仿真、实时场景控制5个方面。在虚拟战场系统设计和实现中能否适当地选取以及正确地运用这些关键技术,关系到可视化系统的成败。为方便对这些技术进行选取,重点阐述了这些技术目前主要的实现方法及其在可视化应用中的优缺点。

虚拟战场环境生成及关键技术

虚拟战场环境是军用仿真的一个重要基础平台,分析了该环境的构成结构,提出了场景可视化的实现流程,重点探讨了其中的地形建模和简化、实体和行为建模、特殊效果生成、视点控制与切换等几项关键技术,提出了解决这些技术的主要方法和步骤,并已在PC机上完成了上述算法,为进一步研究打下了良好基础。

VR技术中地形场景的实时显示

地形场景的建模及 3维重现在虚拟现实中占据重要的地位。文中借鉴了国内外多分辨率 3维模型建模方面的相关成果 。

虚拟校园桌面漫游系统的研究与实现

针对较大型桌面虚拟漫游系统在目前计算机水平和网络环境下较难实现虚拟环境的真实感、沉浸感、网络传输流畅性及运行平稳等问题;研究了三维建模、贴图处理等基本数据采集方法、利用LOD细化层次技术提高场景的绘制速度、Java和VRML交互技术增强用户与虚拟场景的交互性,并进行了相关优化处理以减少文件量。结果表明,开发的内蒙古工业大学部分校园桌面虚拟漫游系统,可实现视点切换和随机无阻碍漫游,具有较强的沉浸感和真实感。

基于Virtools的机车虚拟装配展示系统

针对实际产品操作中传统人工装配的弊端,设计了一虚拟装配展示系统,以此提高产品一次性装配的成功率。该系统基于Virtools软件开发平台,结合Maya建模工具;以机车为研究对象,采用了递进网格简化算法并运用LOD(Levels of Detail)场景优化等技术,设计实现了机车装配规划和测试,以及使用说明等虚拟展示;同时,加入了多媒体元素生动化展示效果。通过完成机车装配的仿真实验,证实了该平台良好的展示效果,并具有很好的通用性。

在驾驶训练虚拟场景建模中的网格模型简化

随着对虚拟场景真实性要求不断提高,制作的场景越来越精细、复杂,所占用的存储空间和计算数据量增大,导致运算处理速度降低,影响实时性。建立真实且数据量小的虚拟场景模型成为研究热点。通过顶点聚类算法进行网格模型简化,生成多种细节层次的模型应用到场景中,在保证真实性的前提下,满足实时性要求,取得良好的效果。

采煤机3DVR平台三维建模技术研究

以MG900/2210-WD交流电牵引采煤机为例,研究了采煤机3DVR数字化信息平台中的采煤机实时绘制和加速等三维建模关键技术。在传统边折叠算法的基础上,提出一种基于半边压缩的层次细节模型(LOD)的网格简化改进算法,建立了相应的半边压缩顺序的选择策略和误差度量方法;选择压缩到边的某个顶点,省去为确定压缩后产生的新顶点位置而进行复杂的运算和存储,降低了计算新顶点所需的时间和存储空间.结果表明:该算法能够满足采煤机3DVR数字化信息平台实时图形绘制的要求,实现了高效、无损且有连续分辨率的编码.在HP Worksta-tionZ800工作站上建立简化率为65%的模型时,所需的时间为原始模型生成时间的46%.