三维运动仿真的可视化编辑和脚本控制技术的研究

论文摘要

随着计算机技术,特别是虚拟现实技术和图形学技术的飞速发展。三维运动仿真的可视化编辑和脚本控制技术已广泛应用到模拟驾驶、军事、医学、游戏等各个领域。在三维运动仿真可视化编辑平台的开发过程中,对三维场景的编辑和场景对象的运动控制是一项重要的工作本文介绍了基于Visual Studio 2005开发环境和Delta3D仿真引擎的三维场景可视化编辑平台,并对场景中对象的运动控制技术进行了深入的研究。重点阐述了系统的总体设计,功能模块及其实现过程中的一些关键技术,并列举了主要功能模块的关键代码,同时对关键帧动画和脚本技术的研究和实现做了详细的介绍,最后展示了本课题实现的效果截图。具体的研究内容和采用的方案主要分三个方面如下所示：1.研究和设计系统结构并开发三维运动仿真可视化编辑平台。本平台的设计分人机界面和核心功能两部分,利用BCG良好的界面显示技术构建了仿真平台的基本交互界面和四视窗显示功能；利用Delta3D里的动态库,实现了本平台的图形渲染、资源管理、场景对象管理、文件管理和运动编辑功能。2.研究和实现场景对象基于关键帧插值的三维动画。本课题对场景中对象的三维动画实现技术进行了研究,根据场景中对象的旋转、位移和缩放三个变量,利用关键帧的线性插值技术实现了场景对象的三维动画。3.研究和实现场景对象基于Python脚本的运动控制技术利用Python脚本动态载入的运行特点,将平台里三维动画的数据转化为脚本文件,由脚本来控制场景对象的运动属性,再通过接口程序来动态加载脚本文件,进而实现场景动画的发布,从而能够独立于平台运行在其它地方。本文对系统的设计、实现和运行状况做了分析和说明,最后对本课题的研究工作进行了总结,并针对很多功能还不完善的情况,提出了改进的设想及今后工作努力的方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的和意义
• 1.2.1 三维运动仿真可视化平台研究的意义
• 1.2.2 研究的目的
• 1.3 国内外研究的现状
• 1.4 本文的研究内容和组织结构
• 第2章 BitSim三维运动仿真平台的总体设计
• 2.1 引言
• 2.2 三维运动仿真平台可视化编辑系统的结构概述
• 2.3 系统的图形渲染机制
• 2.3.1 OpenGL技术的概述
• 2.3.2 Delta3D技术的概述
• 2.4 系统的总体结构
• 2.4.1 平台的逻辑结构
• 2.4.2 平台功能的介绍
• 2.5 系统的事件处理机制
• 2.6 本章小结
• 第3章 系统平台的详细设计与实现
• 3.1 人机交互设计
• 3.1.1 界面设计
• 3.1.2 四视窗设计
• 3.1.3 场景对象的拾取
• 3.2 资源管理模块的设计
• 3.2.1 资源管理的内容
• 3.2.2 资源管理模块的实现
• 3.3 文件管理模块的设计
• 3.3.1 文件存储格式的设计
• 3.3.2 文件读取功能的实现
• 3.4 场景对象管理模块的设计
• 3.4.1 场景的基本操作
• 3.4.2 场景对象管理功能的实现
• 3.5 运动编辑模块的设计
• 3.6 辅助功能
• 3.7 本章小结
• 第4章 运动控制技术的研究
• 4.1 引言
• 4.2 关键帧技术
• 4.2.1 关键帧的数据结构
• 4.2.2 插值方式
• 4.3 脚本控制技术
• 4.3.1 脚本技术研究的意义
• 4.3.2 脚本控制的关键技术
• 4.3.3 脚本控制文件格式的设计
• 4.3.4 脚本发布的实现
• 4.4 本章小结
• 第5章 平台实验结果展示
• 5.1 平台界面
• 5.2 实验环境
• 5.3 辅助工具截图
• 5.4 运动控制效果截图
• 5.4.1 关键帧控制截图
• 5.4.2 脚本控制效果
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢