油轮提油作业视景仿真系统的研究与开发

论文摘要

本论文以中海油田服务股份有限公司委托开发的科研项目“油轮提油作业模拟操纵系统”为依托,进行油轮提油作业视景仿真系统的设计与开发。本视景仿真系统是该科研项目的一个重要方面,拟在模拟三维运动的海面、三维的船头运动、通过对油轮三维模型的实时驱动生动逼真的模拟油轮在海上的提油作业过程,以完成油轮与海上储油装置对接的模拟操作。 本论文在研究现有的成熟的计算机图形学的基础上,采用专业化的三维建模工具软件Multigen Creator 2.6对天空、油轮等对象进行了三维建模,并对视景模型中纹理走样的原因进行了分析,采用Mip-Map纹理反走样技术对这种纹理走样的现象进行处理,使视景模型达到很好的显示效果。在视景系统中实现了望远镜的功能,分析了望远镜的功能原理,并给出了视场角大小与望远镜放大倍数之间的相互关系。然后利用基于OpenGL图形标准的视景管理软件OpenGVS 4.5在Visual C++6.0环境下用C语言进行实时三维视景驱动程序的开发。通过视景驱动程序的实现,采用鼠标驱动的方式对油轮进行实时驱动,将友好的人——机交互界面实时逼真的展现出来,使油轮操纵者在人——机界面上生动逼真的模拟油轮在海上的提油作业过程,以达到训练油轮操纵者的目的。 该视景仿真系统无论从场景的显示和更新速率上、还是在视景的实现功能和对油轮实时操纵的效果上都是比较成功的。该视景仿真系统的开发具有很高的实用价值,它不仅降低了油轮在海上提油作业的成本,更重要的是节省了人力,达到了训练油轮操纵者的目的,提高了工作效率。

论文目录

• 绪论
• 第1章 视景仿真系统开发工具的选择和论证
• 1.1 视景仿真程序开发环境的选择
• 1.2 低层次三维图形编程接口的选择
• 1.3 高层次三维图形开发平台的选择
• 1.4 三维建模工具的选择
• 第2章 视景仿真系统中的三维建模技术
• 2.1 本章内容简介
• 2.2.1 Multigen Creator建模工具软件的界面
• 2.2.2 材质和纹理贴图
• 2.3 本视景系统中的三维建模技术
• 2.3.1 油轮的建模甲
• 2.3.2 天空的建模
• 2.4 MIP-MAP纹理反走样技术在本视景建模中的应用
• 2.5 建模中应该注意的两点关键问题
• 第3章 视景仿真系统中望远镜功能的实现
• 3.1 望远镜的功能
• 3.2 望远镜的功能实现原理分析
• 3.3 望远镜功能的编程实现
• 第4章 油轮提油作业视景仿真驱动程序的开发
• 4.1 视景管理软件 OPENGVS的简单介绍
• 4.2 视景仿真工具 OPENGVS的使用
• 4.3 使用 OPENGVS进行视景仿真驱动程序开发的关键技术讨论
• 4.3.1 场景显示的原理
• 4.3.2 动态视点的加入
• 4.3.3 通道的使用
• 4.3.4 帧缓存的投入使用
• 4.3.5 动态海面效果的实现
• 4.3.6 视景的驱动方式
• 4.3.7 调试效果及其结果分析
• 第5章 结论
• 攻读硕士学位期间公开发表的论文
• 致谢
• 参考文献
• 研究生履历