安全生产虚拟现实系统关键技术研究博士研究生学位论文

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1、博士学位论文综采工作面安全生产虚拟现实系统关键技术研究ResearchontheKeyTechnologyofFullyMechanizedCoalFaceSafetyProductionofVirtualRealitySystem申请人姓名：指导教师：专业名称：矿业工程研究方向：矿山虚拟现实技术西安科技大学ResearchontheKeyTechnologyofVirtualRealitySysteminFullyMechanizedCoalFaceSafetyProductionDissertationSubmittedtoXi’a

2、nUniversityofScienceandTechnologyInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofEngineeringByZhangPeiCollegeofEnergyEngineeringDissertationDirectedbyProfessorHuangQingxiangApril,2012毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除

3、文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：　　　　　日　期：　　　　　指导教师签名：　　　　　日　　期：　　　　　使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、

4、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：　　　　　日　期：　　　　　学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规

5、定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日IV论文题目：综采工作面安全生产虚拟现实系统关键技术研究专业：矿业工程博士生：赵国梁（签名）指导教师：余学义（签名）摘要煤矿生产系统是一个的复杂时变系统，将虚拟现实技术应用于煤矿安全生产和管理中，具有重要的科学意义和应用价值。针对煤矿综采工作面的特殊复杂性

6、，从安全生产角度出发，对综采工作面安全生产虚拟现实系统的关键理论和技术进行了深入的研究，同时开发了综采工作面安全生产虚拟现实应用系统。主要研究结论如下：（1）综采工作面真三维视觉沉浸技术沉浸感是虚拟现实重要特征之一，研究了立体视觉沉浸显示技术的两种方法实现方法：桌面式立体显示系统和多通道立体显示系统。利用计算机视觉中的双目立体视觉原理，采用双中心投影算法实现了红蓝立体显示系统。针对多通道立体投影系统是需要解决非线性失真、画面的数字图像边缘融合与拼接、数据同步和通道间的色彩与亮度平衡四大问题，提出一种基于极坐标系的从二维平面到三维空间的基

7、于纹理贴图的校正方法，解决了各种投影面几何失真的情况；通过相邻显示区域小部分重叠的拼缝消除技术实现了画面的数字图像边缘融合与拼接；通过帧缓存同步和数据多通道视景控制技术实现了同步控制；通过相邻投影通道gamma曲线匹配法来进行多通道画面的通道间的色彩与亮度平衡。（2）综采工作面生产系统仿真井下三维场景的建立是整个虚拟现实仿真系统的基础。提出了利用loft放样方法创建三维巷道模型，利用多边形体元结构创建地下岩层，二者进行布尔运算，然后形成真实感地下巷道。综采工作面机械设备结构复杂，提出采用OpenGL和3Dmax软件相结合方法实现复杂机械

8、建模，首先在3Dmax中进行建模，以VC作为开发工具，OpenGL作为模型显示和控制平台，将由3Dmax中制作模型生成导出为3DS格式文件，经过一系列模型简化和显示处理读取到OpenGL环境中，从而实现综采