视景仿真漫游系统开发与碰撞检测技术研究

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为了保护少数民族文化遗产,本文利用三维建模软件Multigen Creator和实时仿真软件Multigen Vega开发了一个少数民族文字“女书”虚拟碑林园视景仿真漫游系统,研究了视景仿真应用开发中的模型优化方法、人机交互控制和碰撞检测技术。在系统实施过程中,本文采用了多种模型数据库优化策略,包括减少模型多边形的数目、简化模型数据库规模和优化模型数据库的组织方式等技术,简化了仿真模型数据库的复杂度,提高了仿真系统的实时性。系统中采用纹理映射技术、消隐技术和删除冗余多边形三种方法,减少了仿真模型的多边形数目;采用外部引用技术和实例化技术,使仿真模型数据库规模简化,有利于分工协作和节省仿真系统资源;采用空间结构组织模型数据库,提高了仿真系统的渲染速度。在Microsoft Visual C++6.0编译环境下,本文对Vega API进行了二次开发,如采用人工干预方式控制两种漫游方式的切换、通过改变观察者视点的位置完成图像的特效显示功能、利用AW Sound模块和Vega的实用函数实现交互式声音等,实现了视景仿真系统的漫游模式选择、图像特效控制以及声音效果控制。同时,通过在Vega应用文件中设置多个窗口和通道,实现了仿真系统的分布式处理。鉴于虚拟漫游中可能发生的碰撞现象,为了避免运动物体直接穿透不可逾越景物,需进行实时碰撞检测和碰撞处理。在基于Vega的相交矢量方法中,LOS方法相交测试效率较高,但碰撞检测精确性较低,BUMP方法的相交测试精确性较高,但较多的计算量需占用大量的系统资源,导致碰撞检测效率较低。本文分析了LOS、BUMP相交测试方法的特性,将两者予以结合,即采用LOS方法做初步相交测试,再使用BUMP方法进行精确相交测试,旨在平衡碰撞检测的检测效率和精确性。实验结果表明,在虚拟仿真实时性优先的前提下,这种改进的碰撞检测方法在运算效率和检测精度方面,具有较好的综合性能。本文优化了模型数据库,提高了视景仿真系统的运行效率,同时通过二次开发实现了系统的漫游交互、声音交互和图像特殊效果交互等功能,在视觉、听觉和运行效果方面增强了虚拟漫游系统的真实性和临境感。本文研究了碰撞检测方法,优化了基于Vega的相交矢量测试算法,使系统具有理想的实时碰撞检测效率和精确度。该视景仿真漫游系统在虚拟现实技术的应用中具有实用价值。
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