一种虚拟组装平台下的关键技术研究

摘要

随着三维仿真技术的快速发展,虚拟组装的运用越来越广泛,为此,本文提出了一种通用的虚拟组装技术流程,对其涉及的关键技术进行了研究。
　　 本文首先介绍了当前虚拟组装技术的一些现状与发展,分析了其应用上的一系列问题,利用模块化的思想,对虚拟组装技术下的各种主要问题抽象成了不同的模块,再对每个模块进行详细的叙述,每个大模块分别包括许多小模块,每个小模块对应着虚拟组装平台的一个非常细节的功能,其中组装算法模块给出了如何通过投影算法将零件进行组装,而碰撞检测模块则对虚拟物体间的碰撞进行了分析。为了统筹这些模块,文中设计了一套通用的虚拟组装平台架构,整个平台架构对应着一套通用虚拟组装平台开发流程,更由于模块化设计的好处,用户可以自由选择其中的模块,根据文中提供的流程,对特定的要求设计出自己的虚拟组装平台。
　　 模型文件仿真是整个虚拟组装平台的基础,本文提出了多文件情况下的模型建模方法,以应对文件多后带来的文件冗余与管理复杂的问题,结合批量编程的设计方法,可以很容易的生成大规模文件,并将其妥善保存。
　　 规则库的设计是对物体物理规则的抽象,将物体的所有物理与逻辑功能进行封装体现了模块化设计的核心思想。由于规则库是人为定义的,不同的需求就有不同的规则库。需要开发一系列的测试软件来对规则库进行大规模测试,测试的结果同样需要经过一些处理导入到主程序中,这样才能为我们所用。
　　 组装与逻辑设计是一个比较通用的模块,若没有特殊需求,它的设计可以被许多平台通用。虚拟操作可以让用户方便的操作虚拟物体,基于投影的组装算法在算法过滤与操作性上都有其一定的优越性,文件的保存加载,回放与网络功能等辅助功能可以让虚拟组装平台具有更强的实用性。
　　 积木搭建是虚拟组装的典型的应用,包含了几乎所有虚拟组装操作可能包含的问题。“搭搭看”平台是作者团队开发的针对积木的虚拟组装,可以真实的模拟现实的积木搭建过程。通过对“搭搭看”平台所遇到一些问题的分析与解决,对一般的虚拟组装平台开发者会有很好的借鉴作用。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

第一节 引言

第二节 虚拟组装技术的现状与发展

1.2.1 虚拟组装技术的介绍与现状

1.2.2 虚拟组装技术的发展

第三节 选题依据及主要工作

第二章 模块化架构设计

第一节 模块化介绍

2.1.1 建模模块

2.1.2 规则库模块

2.1.3 算法模块

2.1.4 3D相关模块

2.1.5 辅助功能模块

第二节 平台架构

第三章 模型文件仿真

第一节 模型文件的形体设计与保存

3.1.1 形体逼近与分割

3.1.2 形体变换

第二节 多文件分层复用设计方法

3.2.1 文件层次结构

3.2.2 批量建模与生成

3.2.3 多文件模型的保存

第三节 模型的碰撞属性设计

3.3.1 碰撞属性策略分析

3.3.2 碰撞包围盒的选择与检测算法

第四章 组装规则库设计

第一节 规则库的层次化设计

4.1.1 模型基本信息

4.1.2 组装属性信息

4.1.3 碰撞属性信息

4.1.4 AABB包围盒信息

第二节 规则库的测试

4.2.1 包围盒与组装属性测试

4.2.2 碰撞包围盒测试

第三节 规则库的保存与加密

4.3.1 规则库保存策略

4.3.2 加密规则库

第五章 组装操作与辅助功能设计

第一节 虚拟操作

5.1.1 选择操作

5.1.2 移动操作

5.1.3 旋转操作

5.1.4 摄像机操作

第二节 组装算法

5.2.1 基本算法设计

5.2.2 过滤算法

5.2.3 算法实现流程

第三节 作品保存与加载

5.3.1 保存文件格式的设计

5.3.2 作品保存与加载的实现

第四节 回放功能

5.4.1 回放功能的设计与实现

5.4.2 记录与加载回放文件

第五节 网络支持

5.5.1 网络传输架构

5.5.2 客户端网络传输策略

第六章 总结与展望

第一节 工作总结

第二节 工作展望

6.2.1 3D引擎的选择

6.2.2 离线编程

6.2.3 虚拟运行

参考文献

致谢

附录一 DDK V1.0版使用积木模型

附录二 DDK作品展示

个人简历