分布式虚拟环境建模研究

【摘要】：虚拟环境(VE,Virtual Environment),又称为灵境,是以计算机技术为核心、 利用现代高科技技术生成的集视觉、听觉、触觉于一体的,具有空间和时间特 性的数字化多维信息空间,是虚拟现实(VR,Virtual Reality)技术的具体体现。虚 拟环境,可以是当前并不存在的环境,是对人们实际工作的计算机预演;可以 是人们由于时间、空间和体力、能力所限不能到达的环境,便于人们对客观事 物生动、直观、形象、具体地进行研究;还能替代耗资巨大的现实环境,节约 时间或空间,降低成本。总之,在虚拟环境中,人们可以自然地和虚拟环境中 的客体进行交互,相互影响,从而产生亲临现场的感受和体验。故虚拟现实基 于现实,又可超越现实、智能现实、预测将来。 本文侧重于分布式虚拟环境建模的研究,系统性研究了面向分布式虚拟支 撑环境的物理建模机制、通讯机制、时间同步机制等方面的关键技术、理论和 方法,实现了建模工具、资源的互操作能力和可重用性,体现出了分布、交互、 并发、协同的性能,并在此基础上,针对特定应用建立虚拟环境分析模型,开 发了应用系统,在公司和企业进行了实际应用。主要成果和创新点有: (1)本文研究了将三维CAD模型转换为虚拟环境中兼具几何准确性、形象 真实性的静态模型和可操作动态模型的策略和理论,并用渐开线圆柱齿轮的虚 拟设计实例加以说明和验证。对于CAD/CAPP/CAM走向虚拟现实研究方法,大 量存在的三维模型向虚拟环境的转换是必然的一步,本文中将CAD模型转换成 虚拟环境模型的工作具有显明的实用价值。 (2)本文在基于图像和基于几何的虚拟环境建模方法基础上,以室内设计为 对象,解决了根据已有实物图片拟实以虚、构造可虚拟浏览的二维实物全景和 根据未知实物建模拟虚以实、生成可漫游的三维虚拟环境两种室内虚拟环境生 成技术。 (3)基于虚拟环境的需求,本文研究了虚拟环境中所需的分布式处理技术, 包含分布式虚拟环境的网络体系和通讯协议,并着重说明了数据传输机制和智 能化虚拟环境所需Agent的结构,最后基于VRML和Java实现了一个分布式虚 拟装饰实例。