智能车系统的3D仿真之系统平台架构

摘要

为了在互联网和个人计算机平台上模拟复杂的三维模型和自然景观,解决三维模型由于动态层次划分技术(LOD)引起的外形失真和贴图映射异常,提高场景渲染的效率和效果,该文设计了一个虚拟现实仿真系统.该系统以存储模型信息的文件作为模型建立程序和场景着色程序之间的接口,在接口文件中,定义了两种类型的存储模板,即用多边形集描述平面模型,用NURBS描述曲面模型.场景着色程序实现了对平面模型和NURBS模型的兼容,为了防止NURBS模型因预处理耗时而导致的渲染管线闲置,采用多线程方法对场景进行着色.为了提高实时渲染图像的质量,模拟光线追踪反射效果,该文将反射分成镜面反射和曲面反射两种类型进行了讨论,利用镜面几何和中间曲面贴图映射方法给出了近似模拟光线追踪反射的简化技术.运用上述方法,系统不仅解决了动态层次划分技术引起的模型失真和贴图异常,而且给出了基于互联网的复杂模型小数据量存储模式.在实现三维仿真环境的基础上,还将人工智能方法运用到虚拟现实技术中进行了初步的尝试.通过对该课题的研究,发现了虚拟现实图形技术在实际应用中存在的一些问题,并给出了相应的解决办法.将这些方法运用到智能车系统3D仿真项目上,解决了在互联网络上模拟大规模复杂场景存在的主要问题,为今后更深层次和更广泛的研究工作拓展了思路,并提供了实验性的参考.

目录

文摘

英文文摘

0前言

1绪论

1.1智能车系统的3D仿真项目的课题来源和研究意义

1.2国内外研究现状综述

1.2.1虚拟现实绘图系统

1.2.2人工智能技术

1.2.3虚拟现实与人工智能相结合的发展概况

1.3本文的主要工作

2本文的理论基础及总体思路

2.1参数多项式模型

2.2参数多项式曲线的描述

2.3三次参数多项式曲线和曲面的描述

2.4 B-样条曲线和曲面的描述

2.5 NURBS曲线和曲面的描述

2.6兼容性问题引起的渲染管线变化

2.7模拟反射效果

2.8智能行走的实现思路

3接口文件的定义

3.1模型建立程序和场景着色程序的分离

3.2接口文件的定义规范

3.2.1接口文件中定义的多边形模型

3.2.2接口文件中定义的参数多项式曲面模型

4渲染管线的预处理

4.1 NURBS表面层次分割及着色方法

4.2着色引擎的兼容性

5光线追踪反射效果的模拟

5.1光线追踪算法机理

5.2替代方法和模拟效果

6智能行走机制实现方法的尝试

6.1分片搜索

6.2搜索空间的优化

7结论与展望

7.1全文工作总结

7.2有待解决的问题及进一步研究的方向

参考文献

致谢

附录