渔网的动态仿真及可视化研究

论文摘要

随着21世纪的到来,现代远洋渔业捕捞对渔船船员的专业素质提出了很高的要求,因此迫切需要对渔船船员进行系统的专业培训。利用渔船操作模拟器对渔船船员进行培训,可以进行在各种复杂海况下渔船操纵、不同渔具渔法的训练,这种培训方式同传统培训方式相比,一方面可以缩短培训时间,节省培训成本,另一方面不存在任何风险。渔网的可视化效果直接影响到利用渔船操作模拟器对渔船船员进行培训的效果。因此,本文基于渔网的动力学分析和研究,实现渔网的实时三维可视化,将为渔船操作模拟器的研究与开发打下一定基础。本文主要做了以下几方面的创新性工作：1.通过对柔性物体可视化方法的分析,并结合网具系统的特点,论证了采用B样条方法进行渔网建模的可行性。2.提出并实现了一种基于物理模型的三次B样条插值曲线绘制渔网和手纲的方法。该方法用反求顶点法生成三次B样条插值曲线,然后对其进行纹理映射实现了网具系统的可视化。3.提出并实现了一种基于物理模型的B样条插值曲面的渔网可视化方法,提高了可视化系统的实时性。该方法通过简化网具系统的几何模型,减少模型中质量点的数目,将简化后的质量点作为型值点阵,构造三次B样条插值曲面,利用纹理对象拼接的方法完成曲面的纹理贴图。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.1.1 渔船操作模拟器的发展
• 1.1.2 网具系统的研究意义
• 1.2 网具系统国内外研究现状
• 1.3 课题的提出
• 1.4 论文内容的组织与安排
• 第2章 网具系统可视化方法的选择及理论分析
• 2.1 B样条方法进行渔网建模的可行性
• 2.2 B样条曲线的定义
• 2.3 B样条曲线的性质
• 2.4 三次均匀B样条曲线
• 2.4.1 三次均匀B样条曲线的表达式
• 2.4.2 三次均匀B样条曲线的几何特性
• 2.5 B样条曲面
• 2.5.1 B样条曲面的定义
• 2.5.2 双三次B样条曲面
• 2.6 本章小结
• 第3章 基于物理模型的B样条曲线渔网可视化
• 3.1 渔网仿真流程
• 3.2 渔网水动力模型的建立
• 3.2.1 渔网结节的运动方程
• 3.2.2 渔网目脚的运动方程
• 3.2.3 数值解法
• 3.3 三次B样条曲线的插值
• 3.4 基于物理模型的渔网可视化
• 3.4.1 渔网可视化
• 3.4.2 网具系统的纹理映射
• 3.4.3 渔网网面的细化
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于物理模型的B样条曲面渔网可视化
• 4.1 三次B样条曲面的插值
• 4.2 三次B样条插值曲面的纹理映射
• 4.3 渔网可视化
• 4.3.1 基于几何模型的渔网可视化
• 4.3.2 基于物理模型的渔网可视化
• 4.4 网具系统集成
• 4.5 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究生履历