论文摘要
在针对汽车驾驶和公路交通系统进行研究中，由于自然环境和各种客观因素所限，往往无法完成理想状态下基于实物环境和条件的研究，纯粹数学模型研究也难以适用。随着以高性能计算机为核心的虚拟现实技术的发展，公路交通和车辆驾驶的研究逐渐走入虚拟现实技术的时代，二者的技术交叉产生了虚拟驾驶平台。虚拟驾驶平台不仅为相关领域的研究提供了一种有效的仿真平台，同时它本身也是一种实用的科技产品。目前国内外的虚拟驾驶平台无法对已有的资源进行充分利用，增加了重复工作量；无法直接通过实际道路设计的数据制作交通场景，视景中的交通要素和特征无法正确依照国家道路施工标准设计；缺乏针对模拟器具体用途和图像显示设备的优化，视觉效果较弱。针对这些问题，文中对道路交通场景自动生成技术进行了研究。基于针对交通流仿真和驾驶行为研究，集开发研究、教学培训为一体的交互式分布式实时虚拟平台的视景系统开发，通过OpenFlight API编程对OpenFlight数据库文件进行操作，根据实际道路规划设计方法和规范，实现了一种自动生成道路交通场景3D模型文件的技术。并力图在保证视觉效果的逼真性的前提上，尽量接近实际道路规划设计方法生成3D道路视景模型。本文对道路交通场景自动生成技术的主要研究内容分为以下4个部分：路网3D模型的生成方法研究。设计一套算法将直线、曲线型路段数据转化为3D空间中若干多边形的顶点数据。根据计算的多边形参数，结合OpenFlight数据库格式，在Visual C++平台下利用OpenFlight API编写程序代码实现绘制路段3D模型的功能。并对纹理的映射方法进行研究，实现通过编写程序代码映射纹理的方法。环境3D模型的生成方法研究。根据实际开发工作的需求和视景环境的需要，基于不同平台采用不同方法设计了若干单元外景模型文件。根据OpenFlight数据库特征，实现2种组织单元模型库的方法。在Visual C++平台下利用OpenFlight API编写程序代码实现从目标OpenFlight文件中调用基本模型库中的外景单元模型，并实现对调用后的3D模型进行几何变化。虚拟交通标志标线的设计方法研究。结合实际道路及路面标志标线规划设计方法探讨虚拟场景中的道路标志标线设计方法。在人体视觉和驾驶行为研究的基础上，结合虚拟现实系统的特征和实际公路标志标线设计规范对汉字的视认性进行深入研究。提出了根据显示系统参数优化标志文字的算法和针对分布式的虚拟驾驶系统优化的标志设置算法。最后给出了3种路面标线模型的设计的实现方式。视景模型的优化方法研究。总结各种3D模型优化和简化方法在交通场景设计中的应用。在传统精简多边形和纹理的优化方法基础上，根据OpenFlight数据库结构特点，分析数据库组织结构对整体系统效率的影响，并在Visual C++平台下利用OpenFlight API编写程序代码实现设计优化OpenFlight数据库的结构。