基于OpenGL的气调库虚拟仿真技术研究

论文摘要

虚拟现实技术是利用计算机生成一种高逼真的模拟环境,并可通过多种传感器接口,使用户“沉浸”到该环境中,从而实现用户与该虚拟环境之间的交互。目前,虚拟现实技术在农业研究领域也有应用。气调库是一个低温低氧的封闭环境,将新鲜果蔬储藏在气调库内可以保持其较好品质,从而获得较高的经济收益。借用计算机对气调库进行仿真,创造出具有真实感的三维模型,可以为气调库的工程设计、库内布局、课题研究和管理带来便利。可再现真实气调库微气候环境的特点和规律,布局专家不需进入库内通过网络就可在各个视点进行观察和布局,管理人员也可借助虚拟气调库对真是气调库进行远程控制。在虚拟现实应用中,OpenGL是一种常用的三维图形软件包,依据计算机图形学设计而成,符合光学和视觉原理。它提供非常丰富的接口函数,使用户可以创建出交互式程序,生成具有真实感的三维图形,并对其进行控制。本论文以Delphi为编程环境,调用OpenGL函数实现了虚拟气调库的三维仿真。主要工作和研究成果有:1.根据气调库工程设计图纸标注数据进行三维数据采集,建立一个自定义的数据结构,囊括特征点信息和面信息,在进行三维图形绘制时可以以较快的速度读取数据信息,提高计算机系统数据处理效率。2.对虚拟气调库的的墙面增加了纹理影射,使其具有仿真效果。3.对库内的风机、风管、照明等必要设施实现了动态旋转。并在库内进行了简单的果箱堆码试验,满足布局要求。4.开发了基于Delphi和OpenGL的虚拟气调库漫游系统,提供简单的漫游功能,使用户可多角度观察库房布局,可以对门、照明、风机实现启闭。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 虚拟现实技术
• 1.1.1 虚拟现实技术的发展历程
• 1.1.2 虚拟现实的内涵
• 1.1.3 虚拟现实技术的构成
• 1.1.4 虚拟现实技术的基本特征及主要研究内容
• 1.1.5 虚拟现实技术的应用与展望
• 1.2 虚拟现实技术灾农业上的应用
• 1.3 气调储藏及气调库
• 1.3.1 气调储藏技术发展史
• 1.3.2 果蔬气调贮藏保鲜的原理
• 1.3.3 气调的方法
• 1.3.4 气调保鲜的优势
• 1.3.5 我国气调技术的应用与发展前景
• 1.3.6 气调贮藏近期研究热点
• 1.4 研究的目的和意义
• 1.5 研究的主要内容
• 第二章 OPENGL 及虚拟气调库的程序框架设计
• 2.1 OPENGL 简介
• 2.1.1 OPENGL 的工作原理
• 2.1.2 软件实现
• 2.1.3 硬件实现
• 2.1.4 OPENGL 管线
• 2.1.5 OPENGL 的主要功能
• 2.1.6 OPENGL 渲染管线与图形绘制方式
• 2.1.7 创建三维图形的基本步骤
• 2.2 虚拟气调库程序流程图
• 2.3 系统实现的硬件环境和软件环境
• 2.3.1 硬件环境
• 2.3.2 软件环境
• 第三章 气调库仿真的关键技术
• 3.1 虚拟气调库墙体的数据特征
• 3.1.1 真实感模型的生成
• 3.1.2 纹理映射
• 3.1.3 气调库内的纹理和材质信息
• 3.2 气调库墙体的构建
• 3.2.1 虚拟气调库墙体的构建程序
• 3.2.2 气调库内灯的绘制
• 3.2.3 气密门的绘制
• 3.3 虚拟气调库内部设施的绘制
• 3.3.1 风管的绘制
• 3.3.2 冷风机机箱及排风管的绘制
• 3.3.3 果箱的库内布局
• 3.4 本章小结
• 第四章 气调库内漫游技术
• 4.1 漫游控制方法
• 4.2 动画技术与实时绘制
• 4.2.1 气调库内图像的动态显示
• 4.2.2 气调库内图像可控组件的按键控制表
• 4.3 本章小结
• 第五章 虚拟气调库系统演示及性能分析
• 5.1 系统整体效果演示
• 5.2 系统性能分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 “虚拟气调库”的应用
• 6.2.1 气调库设计和控制
• 6.2.2 科研
• 6.2.3 教学
• 6.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介