基于桌面虚拟现实的港口机械群远程监控系统研究

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1、上海交通大学硕士学位论文基于桌面虚拟现实的港口机械群远程监控系统研究姓名：徐涛申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：刘成良20080201基于桌面虚拟现实的港口机械群远程监控研究摘要随着港口自动化技术的发展，人们对港口远程监控和管理系统的要求也越来越高。本文针对传统港口机械群远程监控系统在信息呈现方式和人机交互方面的不足，结合上海市科委登山计划项目“高效智能型立体装卸集装箱码头核心技术研发与应用”中的几个子课题，提出了一个基于桌面虚拟现实的港口机械群远程监控系统。在充分利用现有监控系统的硬件和软件资源的前提下，将现有的“示意图+图例

2、+数据”的人机界面改变为直观良好、交互性强的三维界面，呈现给用户一个三维沉浸可交互的虚拟港口场景，实时直观地模拟呈现港口机械群的运行姿态和运行状况信息，并允许用户从任意视点和任意视角进行详细观察监控，大大提高了监控系统的信息量，将港口机械群远程监控系统上升到一个新的阶段。本文以虚拟港口平台的构建为主要研究对象，对虚拟港口平台的实现进行了详细的探讨实现，并在此平台上进行港口机械群远程监控功能的集成测试，对新一代的虚拟港口监控系统进行探索性的研究。主要工作研究内容包括：1、研究虚拟港口场景建模技术。建立港口机械部件和港口环境对象的模型库，利用独

3、立开发的快速可视化构建系统建立虚拟港口场景，并进行了场景数据驱动研究。对模型优化技术中的层次细节技术和纹理映射技术也分别进行了研究实现。2、研究虚拟港口渲染呈现和场景交互技术。首先进行三维可视化渲染技术的分析研究，对基于DirectX的3D渲染管线技术进行深入分析，并结合Windows系统控制流程和消息处理机制实现了一个虚拟港口渲染引擎，进行场景渲染呈现。其次，对用户交互式人工漫游和场景自动漫游以及场景交互技术进行了研究，获得一个三维可交互的虚拟港口平台。3、研究虚拟港口快速渲染技术。通过对场景图技术、快速可见性判断技术、场景对象动态调度技

4、术以及实例技术的研究，加快虚拟港口的绘制，保证渲染的实时性。4、在虚拟港口平台基础上，进行远程监控系统的集成测试。模拟搭建了一个基于桌面虚拟现实的港口机械群远程监控系统，并对前面所述的各种技术及算法进行了应用和验证。关键词：虚拟现实、港口机械、三维建模、渲染、复杂场景IAbstractPORTMACHINERYREMOTEMONITORINGRESEARCHBASEDONDESKTOPVIRTUALREALITYABSTRACTAsthedevelopmentofportautomationtechnology,thereisahigher

5、demandonthesystemofportremotemonitoringandmanagement.Realizingthedisadvantageofinformationshowingwayandinteractionoftheremotemonitoringsystemforthetraditionalportmachineries,wepresentadesktopvirtualrealitybasedmonitoringsystemfortheportmachineries,combiningtheR&Dofthekeyte

6、chnologyontheefficient-intelligent-typed3Dcontainerhandlingport,thesub-taskoftheMountaineeringProgramofShanghai.Onpremiseofmakingthemostoftheexistinghardwareandsoftwareresourcesofthemonitoringsystem,thepresentHuman-ComputerInterfaceof‘diagram+picture+data’ischangedintoamor

7、edirectviewingandinteractive3Dinterface.Itshowstheuserthe3Dinteractivevirtualportscenedirectly,simulatesandshowstheoperationalpositionandstatusoftheportmachineriesandallowstheusertoseeandmonitorfromanyangleandviewpoint.So,thesystemenhancestheinformationquantityofmonitoring

8、andtakesmonitoringsystemoftheportmachineriestoanewstage.Takingtheconstructingofthevirtual