基于OSG消防模拟动画的研究与实现

论文摘要

现代社会中各种各样的突发事件频发,如各种自然灾害、危化泄漏事故等。这些突发事件中通常会出现火灾,并带来严重的人员和财产损失,由此消防安全越来越受到人们的关注。OpenSceneGraph (OSG)作为一款高性能的3D图形开发库,在表现三维动画效果上有着诸多优势。基于此,本文利用OSG构建三维火灾现场,并在这个场景中实现简单的消防灭火的动画特效。本文首先介绍了OSG渲染引擎、视景生成原理和三维场景建模技术。然后针对消防事件,利用SketchUp构建三维火灾场景,实现了场景的布局、组合、导出和修正,使得用户可以方便地构建出来的特定的场景,满足用户的需求。最后,利用OSG引擎,设计基于粒子系统的消防动画,包括火焰爆炸特效和喷水特效,可以比较真实感地模拟消防灭火事件的整个过程。同时实现消防响应过程中的路径规划,使得人员和财产损失降到最低。通过消防动画模拟,为人们提供了丰富的火灾现场视觉信息,对火灾应急响应有进一步的认识,具有重要的社会意义和应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的研究内容
• 第2章 OSG引擎和三维场景建模技术
• 2.1 OSG简介
• 2.2 三维渲染引擎
• 2.3 OSG渲染引擎特点及结
• 2.3.1 OSG系统的特点
• 2.3.2 OSG场景组织结构
• 2.3.3 OSG程序层次结构
• 2.4 视景生成
• 2.4.1 视景生成原理与过程
• 2.4.2 视景的变换
• 2.5 三维场景的建模技术
• 2.6 三维系统的构建平台与环境介绍
• 2.6.1 建模工具SketchUp程
• 2.6.2 建模工具3DS MAX 2009
• 2.6.3 基于OpenSceneGraph的虚拟系统开发环境
• 2.6.4 Microsoft Visual Studio 2008
• 2.6.5 其他相关工具
• 2.7 场景特效技术
• 2.8 本章小结
• 第3章 三维消防仿真场景构建
• 3.1 三维场景的构建流程
• 3.2 三维场景布局
• 3.3 模型调整组合
• 3.4 模型的导出与修正
• 3.5 模拟场景的视觉效果
• 3.6 本章小结
• 第4章 基于OSG消防模拟的动画特效
• 4.1 粒子系统概述
• 4.2 粒子的形成原理
• 4.3 粒子的工作机制
• 4.4 粒子特效的创建
• 4.4.1 基于OSG的预定义粒子系统
• 4.4.2 基于OSG的自定义粒子系统
• 4.5 消防动画流程
• 4.6 爆炸火焰特效
• 4.6.1 创建过程
• 4.6.2 属性设置
• 4.6.3 实验效果
• 4.7 喷水特效
• 4.7.1 创建过程
• 4.7.2 属性设置
• 4.7.3 实验效果
• 4.8 路径规划的实现
• 4.8.1 三维路径规划
• 4.8.2 三维场景中的运动原理
• 4.8.3 求交检测
• 4.8.4 创建过程
• 4.8.5 实验效果
• 4.9 播放按键设置
• 4.10 本章小结
• 第5章 结束语
• 5.1 论文总结
• 5.2 下一步展望
• 参考文献
• 致谢