船舶视景仿真系统的设计与实现

论文摘要

视景仿真技术是虚拟现实技术的重要研究内容,其旨在为用户提供具备逼真视景和实时交互性的富有沉浸感的虚拟环境。视景仿真技术的高效、安全、经济的特点使得其在各领域得到广泛应用。、Vega Prime是目前先进的视景仿真平台,开发基于Vega Prime的视景仿真系统是各领域的热门课题。我国海岸线绵长,港口众多,本文结合Vega Prime平台,将先进的视景仿真技术应用于船舶及其所处的海洋、港口环境的虚拟仿真,设计实现了相应的船舶视景仿真系统,这对海事分析、港航工程设计、海员培训等领域都有着极为重要的工程意义和实用价值。论文所做工作如下：对船舶视景仿真系统进行了总体设计,包括功能模块的细化、开发框架的确定和开发方案的设计。根据总体设计方案,按照功能模块对系统各部分关键技术进行了研究和实现。主要内容包括：由船舶定位、视点控制、路径导航和场景信息显示构成的基本交互功能的实现；基于XML文件的模型管理机制的建立；碰撞检测技术研究及本系统碰撞检测和响应策略的实现；场景中基于粒子系统的降雪特效和多分辨率海洋效果的研究和实现。运行效果表明,该系统视景逼真,运行流畅,具有良好的实时性和交互性。为获得更佳的视觉效果和沉浸感,本文结合Vega Prime的多通道渲染(DR)模块对视景仿真的多通道显示原理进行研究,实现了船舶视景仿真系统的三通道渲染。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文的研究内容
• 1.4 本文的组织结构
• 第二章 视景仿真相关技术
• 2.1 虚拟现实概述
• 2.2 视景仿真技术
• 2.2.1 视景仿真概述
• 2.2.2 视景仿真步骤
• 2.3 Vega Prime视景仿真
• 2.3.1 Vega Prime概述
• 2.3.2 Vega Prime类库
• 2.3.3 Vega Prime视景仿真程序工作流程
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于Vega Prime的船舶视景仿真系统的设计
• 3.1 系统功能需求和仿真框架设计
• 3.1.1 系统功能需求
• 3.1.2 开发环境
• 3.1.3 仿真框架设计
• 3.1.4 系统程序流程
• 3.2 系统功能模块和界面设计
• 3.2.1 功能模块设计
• 3.2.2 视景仿真系统软件界面设计
• 3.3 基于MFC的Vega Prime程序框架的构建
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于Vega Prime的船舶视景仿真系统的实现
• 4.1 基本交互功能
• 4.1.1 船舶定位
• 4.1.2 视点控制
• 4.1.3 路径导航
• 4.1.4 信息显示
• 4.2 模型管理
• 4.2.1 模型格式的研究与转换
• 4.2.2 XML文件的读取
• 4.2.3 模型的动态加载和删除
• 4.3 碰撞检测
• 4.3.1 Vega Prime碰撞检测的原理和类型
• 4.3.2 系统碰撞检测的实现
• 4.4 环境效果
• 4.4.1 粒子系统研究和雪效果的实现
• 4.4.2 海洋效果的实现
• 4.5 本章小结
• 第五章 船舶视景仿真系统的多通道显示
• 5.1 Vega Prime多通道模块实现原理
• 5.2 基于MFC的多通道视景仿真技术研究
• 5.2.1 基于MFC的多通道视景仿真技术实现机理
• 5.2.2 基于MFC的多通道视景仿真关键技术
• 5.3 船舶视景仿真系统的三通道的实现
• 5.3.1 系统结构设计
• 5.3.2 三通道船舶视景仿真系统具体实现
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果