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具有立体视觉的虚拟训练仿真系统的实现

范岩萍  
【摘要】: 随着信息技术和计算机技术的发展,虚拟现实技术已经成为当前信息领域研究开发的重要热点之一,其各项关键技术的研究和应用得到了越来越多的重视,并被广泛应用于国防、工业、经济、农业、教育培训、医疗等领域。 本文主要对虚拟现实的关键技术在虚拟训练仿真系统中的应用进行了研究,并结合场景实例开发了一个具有高逼真度和强实用性的虚拟训练环境,为复杂设备的虚拟训练提供了逼真多变的训练场景。研究内容具体表现为以下两方面: 1)模型数据库的构建; 针对三维场景建模的特点,阐述了三维建模及优化中关键技术的应用,结合建模对象的几何特征,详细分析并提出了复杂不规则对象的构建方法,逼真构建场景对象模型,为虚拟场景的生成提供了数据基础。 2)虚拟场景的生成及系统功能模块的设计实现。 通过对场景图理论的详细分析,合理有效地组织了场景数据,以开源图形引擎OpenSceneGraph(OSG)为开发工具,设计了基于MFC+OSG的双线程场景驱动程序框架,实现了虚拟场景的快速导入,为训练系统提供了真实有效的虚拟场景。在此平台下设计实现了环境特效模块、场景漫游模块、碰撞检测模块、操作模拟模块、多视窗设计模块及三维音效模块。重点开发了立体视觉模块,阐述了立体显示的原理,通过对立体显示方案的分析比较,结合当前实验室现有的软硬件设施,独立设计了适用于大规模人群观察的被动式立体投影方案,并通过软件驱动接口实现了高度的立体视觉效果。 仿真结果表明,该原型系统的各项功能具有通用性,可以从一个系统方便地移植到另一个系统,能够从立体听觉和视觉上增强虚拟训练的沉浸性和实用性。


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