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基于Open GL的LED灯光情景仿真

2020-11-23阅读(691)

基于Open GL的LED灯光情景仿真

论文摘要

近年来,三维图形仿真技术被广泛运用于城市规划、工程设计、医学、教育等领域。把三维仿真技术运用于工业控制领域,模拟仿真控制过程,可以使控制过程的调试以及结果显示更加方便。本文以LED灯控系统为原型,研究了基于OpenGL、以MFC为平台的LED灯光情景仿真技术。本文首先讨论了三维仿真相关技术,在三维建模理论的基础上,结合本系统的特点,借助专业建模软件3DMAX来建模灯控场景和灯具模型。本文对几种三维图形文件格式进行分析,选取了比较通用而且好读取的3ds文件格式,作为灯控场景和灯具模型的三维数据格式。用VC读取3ds文件,用OpenGL渲染,仿真了256种灯光颜色,并具有静态、渐变、渐亮、渐暗、闪烁,5种变化方式。为了实现使用者与三维场景中灯具模型的交互,本文研究了几种实现三维拾取的技术,并对几种三维拾取技术进行比较。最后结合本系统的特点,选择通过读取OpenGL深度缓存进行三维拾取,从而实现了在三维场景中与灯具模型的交互。为了使漫游过程更真实,本系统在漫游过程中添加了碰撞检测。本文首先介绍了空间划分、包围盒等碰撞检测算法,然后对几种碰撞检测算法进行分析比较。最后结合本系统实际要求,为场景内各物体创建包围球,用八叉树组织空间物体的包围球,通过遍历此八叉树缩小了三维场景中碰撞检测的范围。利用OpenGL来仿真LED灯控系统,使灯光控制结果不必借助实际的LED灯及控制部件就可以直接在计算机上显示出来。这样就可以在计算机上编辑得到满意的灯光情景,再形成数据去控制实际的LED灯,使得控制过程更加简单而且形象直观。本系统还仿真了三维环境,这样就可以在虚拟场景中安装灯具,最终在场景中显示灯光情景。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题研究的背景
  • 1.2 三维灯光仿真技术发展现状
  • 1.3 本论文研究简介
  • 1.3.1 仿真对象的简单介绍
  • 1.4 课题来源以及主要研究内容
  • 第2章 系统分析及三维仿真系统体系结构
  • 2.1 LED 灯光情景三维仿真的需求分析
  • 2.2 LED 灯光情景三维仿真系统的体系结构
  • 2.3 LED 灯光情景三维仿真系统的控制流程
  • 2.4 本章小结
  • 第3章 三维灯光场景、灯具模型的建立
  • 3.1 三维灯控场景的建立
  • 3.1.1 场景建模
  • 3.1.2 对场景进行纹理处理
  • 3.2 三维灯控场景数据的处理
  • 3.2.1 本仿真系统从3ds 文件中提取的数据
  • 3.2.2 场景模型的几何变换
  • 3.3 三维灯控场景的数据管理
  • 3.3.1 整体场景数据库的组织形式
  • 3.3.2 LED 灯光场景的数据组织结构
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 基于OPENGL 的三维图形绘制
  • 4.1 OPENGL 概述
  • 4.1.1 OpenGL 的特点
  • 4.1.2 OpenGL 的工作原理及方式
  • 4.1.3 使用OpenGL
  • 4.2 OPENGL 在本课题中的作用
  • 4.2.1 渲染三维场景
  • 4.2.2 在场景中漫游
  • 4.2.3 设置场景中的光照
  • 4.2.4 与三维场景交互
  • 4.3 本课题中如何使用OPENGL
  • 4.3.1 MFC 中的OpenGL 绘制环境初始化
  • 4.3.2 在OnDraw 函数里完成图像的绘制
  • 4.3.3 在OnDestroy 里释放环境变量
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 漫游中的拾取技术
  • 5.1 拾取技术简介
  • 5.2 三维拾取常见的几种方法
  • 5.2.1 基于对象名称的拾取方法
  • 5.2.2 拣选射线拾取法
  • 5.3 LED 灯光场景中点的拾取
  • 5.3.1 OpenGL 深度缓存机制
  • 5.3.2 打开深度测试
  • 5.3.3 读取深度缓存值
  • 5.3.4 实现场景中点的拾取
  • 5.4 LED 灯光场景中灯具的拾取
  • 5.4.1 设置选定缓冲区
  • 5.4.2 进入选择模式
  • 5.4.3 命名场景中灯具模型
  • 5.4.4 设置相应的坐标变换
  • 5.4.5 分析选定缓存区中数据
  • 5.4.6 实现场景中灯具的拾取
  • 5.5 本章小结
  • 第6章 碰撞检测
  • 6.1 碰撞检测的基本原理
  • 6.2 空间分解法
  • 6.2.1 空间分解法的基本原理
  • 6.2.2 八叉树分割法
  • 6.3 基于包围盒的碰撞检测算法
  • 6.4 AABB 包围盒检测法
  • 6.4.1 方向包围盒（OBB）检测法
  • 6.4.2 固定方向凸包（Fixed Directions Hulls）检测法
  • 6.4.3 几种包围盒技术的比较
  • 6.5 LED 灯光场景仿真中的碰撞检测
  • 6.5.1 LED 灯光场景中碰撞检测的必要性
  • 6.5.2 包围球检测法
  • 6.5.3 LED 灯光场景仿真中的碰撞检测
  • 6.6 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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