基于OpenGL的水下武器视景仿真研究与实现

摘要

本文鉴于水下武器视景仿真中仿真真实性的要求，给出了一个图形数据转换与映射模型，从而保证仿真结果具有真实比例，最大程度的取得仿真的逼真效果。根据水中环境光照处理的特点，给出了一个基于真实光照空间的水中环境光照模型。此外，建立了潜艇的航迹模型，对鱼雷的防御模型和攻击模型，为水下武器视景仿真提供支撑。 分析比较了基于OpenGL的几种几何建模方法，系统先使用3DMAX软件构建仿真实体的三维模型，再将其转换成OpenGL程序以实现人机交互控制。在分析了水下武器视景仿真功能需求的基础上，设计出了水下武器视景仿真的系统框架结构。 提出了一种基于图像的凸多面体碰撞检测算法，通过使用硬件提供的深度缓存和模板缓存进行碰撞检测，是一种快速的检测方法，特别适合于作不规则运动的多物体场景的碰撞检测，该算法可用于潜艇尾流的碰撞检测。 在视景仿真实现过程中，使用了实时视景生成和显示的相关技术，最终实现了对水下运动实体模型的灵活观察，对武器攻击过程的三维动画表现以及海下环境战场实况模拟，从而帮助指挥员评测和研究水下武器使用情况。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1视景仿真技术概述

1.2国内外研究现状

1.3研究背景与意义

1.4研究内容与论文结构安排

1.4.1论文主要研究内容

1.4.2论文结构安排

第2章视景仿真综述

2.1基于OpenGL的视景仿真开发

2.1.1三维应用程序接口OpenGL

2.1.2基于VC++的OpenGL程序框架的建立

2.2仿真建模技术

2.2.1仿真建模技术指标

2.2.2建模方法分析

2.2.3基于OpenGL的建模方法

2.3实时视景的生成与显示技术

2.3.1可见性判定与消隐技术

2.3.2细节层次模型

2.3.3纹理映射技术

2.3.4模型实例技术

2.3.5外部调用与单元分割技术

2.4本章小结

第3章水下仿真基础模型

3.1三维场景数据管理与描述模型

3.1.1场景数据的组织与描述

3.1.2基于XML的三维场景表示模型

3.2图形数据转换模型

3.3作战实体运动模型

3.3.1水下场景坐标系的建立

3.3.2潜艇的作战航迹模型

3.3.3舰艇对鱼雷的防御模型

3.3.4攻击模型

3.4本章小结

第4章水下视景仿真关键技术研究

4.1实体模型的数据结构及模型的导入

4.1.1实体模型的数据结构

4.1.2模型的导入

4.1.3模型的显示

4.2视点的控制

4.3碰撞检测

4.3.1算法概述

4.3.2物体的删减与选取

4.3.3算法分析与比较

4.3.4算法描述

4.4水下环境仿真

4.4.1水下环境光照模型

4.4.2水中地形的生成

4.4.3海水效果的渲染

4.5本章小结

第5章水下武器视景仿真的设计与实现

5.1视景仿真的系统框架

5.2模型库管理模块

5.3场景管理模块

5.4运动控制模块

5.5碰撞检测模块

5.6绘制主模块

5.6.1三维动画绘制

5.6.2运动仿真

5.6.3视点控制

5.6.4环境渲染

5.6.5人机交互

5.6.6特效处理

5.7本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢