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基于虚拟现实的汽车驾驶模拟器建模技术研究

周慎

  目前,驾驶员非职业化已成为我国交通行业的一个新特点,这就使得培训大量非职业驾驶员的工作变得比较紧迫。然而,按部就班的传统驾驶培训方法太过于呆板和僵化,在讲求时间和效率的社会显然不适合面向大量非职业化驾驶员和有特殊驾驶要求的培训,此外,实车培训需消耗昂贵的油料,还要加上大量的维修费等,而且新驾驶员因操作不当给环境带来的噪音和污染都比熟练驾驶员高得多,这些都是非常现实的,也是迫切需要解决的。汽车驾驶训练模拟器正是这样一种既能提高驾驶员培训水平,又可以降低各种费用的最为有效的训练工具。虚拟现实是一种先进的计算机界面技术,它通过给用户同时提供诸如视觉、听觉、触觉等各种直观而又自然的实时感知交互手段,最大限度地方便用户操作,减轻用户负担,提高整个系统的工作效率。将虚拟现实技术应用于汽车驾驶模拟训练系统中,通过计算机产生汽车行驶过程中的虚拟视景、音响效果和运动仿真,使操作者沉浸在虚拟驾驶环境中,根据虚拟驾驶环境提供的视觉、听觉、触觉感受,构想其驾驶动作,体验、认识和学习现实世界中的汽车驾驶,显然具有节能、安全、经济和培训不受时间、气候、场地的限制,训练效率高、培训周期短等优点。因此,开发汽车驾驶训练模拟器具有重大的社会和经济意义。本文正是从这个角度出发,在国内首次应用虚拟现实开发软件Quest3D开发汽车驾驶训练模拟器视景系统软件,采用软件工程的思想,研究了针对虚拟现实应用下几何模型和物理模型的建构方法。讨论了3dsMax建立的多边形几何模型与通用图形库DirectX所接受的.X模型的转化与优化问题;在分析了3dsMax高级的全局光照明原理的基础上,将在传统三维动画领域应用的光能传递与贴图烘焙技术应用到本次汽车驾驶模拟器虚拟场景中,最大程度地挖掘了各个软件的潜力,并解决了以往汽车驾驶模拟器视景系统图形界面单一、图形实时交互性和沉浸感差等问题。同时,以虚拟现实中物理建模理论为背景,采用先进的动力学引擎ODE,实现了具有一定物理特征的虚拟汽车模型。本论文视景系统场景模型的建立与优化过程和基于ODE的车辆物理学模型的实现不仅适合于汽车驾驶模拟器视景系统的开发,而且同样适应于坦克模拟器与虚拟战场系统模型等的建立与实现。……   
[关键词]:汽车驾驶模拟器;虚拟现实;建模;Quest3D;ODE
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:武汉理工大学2005年