基于virtools的虚拟漫游系统设计与实现

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1、２０１１年６月１５日现代电子技术Ｊｕｎ．２０１１第３４卷第１２期ＭｏｄｅｒｎＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｉｑｕｅＶｏｌ．３４Ｎｏ．１２基于Ｖｉｒｔｏｏｌｓ的虚拟漫游系统设计与实现吴艳君（菏泽学院物理系，山东菏泽２７４０１５）摘要：为了利用虚拟现实技术实现虚拟场景的漫游，以ＳＭＴ生产车间为虚拟对象，用建模工具３ＤＳＭＡＸ对车间内的所有场景进行几何建模。在虚拟现实软件Ｖｉｒｔｏｏｌｓ平台上对渲染好的模型进行动态交互设计，并对２种类型的碰撞检测技术进行研究，从而成功避免虚拟角色进入地下或钻进设备内，同时增强了虚拟场景漫游的真实感和逼真度。在ＳＭＴ虚拟车间漫游系统中，可以随意行走，与车间设备

2、进行动态交互，有种身临其境的感觉。关键词：Ｖｉｒｔｏｏｌｓ；虚拟现实；漫游系统；碰撞检测中图分类号：ＴＮ９１１－３４；ＴＰ３７文献标识码：Ａ文章编号：１００４－３７３Ｘ（２０１１）１２－０００８－０３ＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＶｉｒｔｕａｌＲｏａｍｉｎｇＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＶｉｒｔｏｏｌｓＷＵＹａｎ－ｊｕｎ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，ＨｅｚｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｚｅ２７４０１５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏａｃｈｉｅｖｅｖｉｒｔｕａｌｓｃｅｎｅｒｏａｍｉｎｇｗｉｔｈＶＲ，ｔａｋｉｎｇｔｈｅＳＭＴｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｗｏｒｋｓ

3、ｈｏｐａｓｔｈｅｖｉｒｔｕａｌｏｂｊｅｃｔ，ｕｓｉｎｇｔｈｅｔｏｏｌ３ＤＳＭＡＸｔｏｐｅｒｆｏｒｍｍｏｄｅｌｉｎｇｆｏｒａｌｌｔｈｅｄｅｖｉｃｅｓｏｆｔｈｅｗｏｒｋｓｈｏｐａｎｄｍａｋｅｄｙｎａｍｉｃｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｆｏｒｔｈｅｒｅｎｄｅｒｅｄｍｏｄｅｌｏｎｔｈｅｔｏｏｌｐｌａｔｆｏｒｍｏｆＶｉｒｔｏｏｌｓ，ａｎｄｓｔｕｄｉｎｇｔｗｏｔｙｐｅｓｏｆｃｏｌｌｉｓｉｏｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏａｖｏｉｄｔｈｅｖｉｒｔｕａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｎｔｏｔｈｅｇｒｏｕｎｄｏｒｄｒｉｌｌｉｎｇｄｅｖｉｃｅｓ，ｔｈｕｓｅｎｈａｎｃｉｎｇｔｈｅｖｉｒｔｕａｌｓｃｅｎｅ

4、ｒｏａｍｉｎｇｔｈｅｒｅａｌｉｔｙａｎｄｆｉｄｅｌｉｔｙ．Ｏｎｅｃａｎｆｒｅｅｔｏｗａｌｋ，ｄｙｎａｍｉｃｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｗｉｔｈｄｅｖｉｃｅｓａｎｄｗｏｕｌｄｈａｖｅａｎｉｍｍｅｒｓｅｄｓｅｎｓｅｉｎｓｕｃｈｖｉｒｔｕａｌｒｏａｍｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｖｉｒｔｏｏｌｓ；ｖｉｒｔｕａｌｒｅａｌｉｔｙ；ｒｏａｍｉｎｇｓｙｓｔｅｍ；ｃｏｌｌｉｓｉｏｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎ实感强。０引言本系统所获取的纹理多数是由数码相机实地拍摄虚拟现实是在计算机中构造出一个形象逼真的模的照片来完成的。拍摄好的照片，由于拍摄时角度存在型。人与该模型可以进行交互，并产生与真实世界中相偏差、模糊等

5、缺陷，一般不能直接作为贴图纹理使用，需同的反馈信息，使人们获得和真实世界中一样的要进行包括图像的角度修正、色彩调整、边缘平滑等技［１］感受。术处理后，方可存入模型贴图库使用。本文以ＳＭＴ生产车间为虚拟对象，使用３ＤＳ１．２三维模型的创建ＭＡＸ完成厂房、车间内的机器设备及车间文化等的建三维模型是整个实时漫游系统的基础，模型的质量模及渲染，并通过虚拟现实开发软件Ｖｉｒｔｏｏｌｓ实现虚拟直接影响运行的效果和场景的逼真度。本系统采用车间漫游系统的设计。３ＤＳＭＡＸ进行建模，用它建立的模型有很强的仿真立体效果。１数据库的建立漫游系统中三维模型的构建主要采用几何建模技１．１数据收集术。对象的轮廓和形

6、状可以用点、直线、多边形图形、曲在数据收集过程中，应该根据现实场景里面对各景线或者曲面方程，甚至图像等方法表示。表示方法的选物要求的不同，合理选择不同分辨率与精确度的纹理以择取决于对存储和计算开销的综合考虑：抽象的表示利［２］及数据。较为常用的纹理获取方法有２种，一种是由于存储，但使用时需要重新计算；具体的表示可以节省计算机简单绘制的矢量纹理；另一种是用数码相机实地生成的计算时间，但存储和访问存储所需用的时间和空拍摄的数字化照片。第１种方法的数据量少，但是缺乏［３］间开销比较大。本漫游系统以北京某ＳＭＴ生产车真实感；第２种方法涉及的数据量比较大，但是纹理真间为虚拟对象，该车间包括车间文化

7、、生产机器（丝印［４］机、贴片机、再流焊机、点胶机、波峰焊机等）、物料周收稿日期：２０１１－０３－１５基金项目：山东省高等学校实验技术研究项目（Ｓ０４Ｗ１３８）转柜、储物柜等。在这些虚拟物体中，有主有次。针对第１２期吴艳君：基于Ｖｉｒｔｏｏｌｓ的虚拟漫游系统设计与实现９该系统的侧重点，对其分别采用精细建模、次精细建模变化。ＳｗｉｔｃｈＯｎＫｅｙＢＢ定义了各个功能键并负责调［５］和粗略建模方式。在整个建模过程中，要将层次细节用各个键相