船舶操纵模拟器视景生成技术的研究【文献综述】

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1、毕业论文文献综述航海技术船舶操纵模拟器视景生成技术的研究一、材料来源本此毕业论文主要是进行船舶操纵模拟器视景生成技术的研究，因此我主要是根据船舶操纵模拟器视景生成技术进行有关文献、图书资料的收集与查阅。大部分的文献都来自于学校的图书馆中、西文数据库，如中国知网、维普，包含了大量的专业期刊，如《海运纵览》、《港工科技信息》、《中国航海》等。其他部分来自于图书馆藏书和网络资料，如百度、学术谷歌等。二、国内外研究历史及现状1、航海模拟器视景系统研究现状。随着科学技术的不断发展，对船舶操纵模拟器视景生成技术的研究也一直在进行。金一丞等指出：航海界已经基本达成共识，将

2、航海模拟器分为四级，分别为：A级：全功能(FullMission)的航海模拟器；B级：多功能(MultiTask)的航海模拟器；C级：有限功能(LimitedTask)的航海模拟器；X级：单一功能(SingleTask)的航海模拟器；挪威船级社(DNV)航海模拟器认证标准给出了A级“全功能的航海模拟器”的主要性能指标。同时该标准中还提到B级“多功能的航海模拟器”的主要性能指标。目前，世界上许多国家在多功能航海模拟器(B级)的开发研制上都有长足的发展，具有全功能的航海模拟器(A级)也在部分国家相继出现，比如英国，美国，挪威，日本等。鹿特丹拥有世界一流的航海模拟

3、器。在MarineSafety模拟器中心，能提供引航员、拖轮和交通管理人员培训。该模拟器中心拥有船桥模拟器、港口控制模拟器等。就国内而言，在航海模拟器的开发研制上也有新的发展。多功能航海模拟器(B级)在上海、青岛、大连等航海院校都已经成功。1998年以来，全功能模拟器(A级)的研制也在上海、大连等地获得成功，其中视景系统的性能指标也达到或部分超过。2、STCW公约要求。航海操纵模拟器现在广泛用于航海教育及培训，STCW78/95公约较大篇幅的增加了有关航海模拟器的内容。金一丞总结了STCW95对航海模拟器的相关规定：（1）模拟器的使用；（2）模拟器的性能标准

4、；（3）应用模拟器进行培训和适任评估的范围。并且对模拟器的未来发展进行了展望。通过这些规定的内容，我们能对船舶操纵模拟器的研究方向做到更精确，更具体。3、航海模拟器视景的建模。视景的建模要能做到准确、真实和具有实时性。尹勇指出Coryphaeus的DisingersWorkbench(DWB)与Mutagen一样,是当今世界上最好的三维建模工具之一,可用于可视化系统数据库的创造和编辑,以其强大的功能、优良的交互性以及可视化特性深受仿真建模开发人员的欢迎。依此建立起来的三维视景可以满足船舶操纵模拟器的上述要求。4、不同视点重叠图像的拼接。不同视点重叠图像的拼接

5、在船舶操纵模拟器视景生成技术中是一个难点。邱志雄指出：不同视点重叠图像的拼接算法大都需要估计相机参数和每个像素的深度等，要求有较多的源图像，由于海上实景拍摄难度大，因此符合要求的源图像十分有限。这些现有的算法对于生成船舶操纵模拟器中的视景并不适用。因此，作者依据三维成像几何理论，建立了相邻重叠图像的成像几何模型。5、船舶操纵模拟器视景生成技术中山形的生成。船舶操纵模拟器视景中经常会出现山形，对于山形的生成，任鸿翔等提出了基于等高线的山形堆积建模和山形轮廓建模方法。首先用几何方法生成的曲面来刻画地形的大致形状，再用纹理合成技术来生成地表丰富的细节，而高度场方法

6、又分为随机高度场方法、基于物理模型的高度场方法和基于地形等高线的高度场方法，其中具有一定几何精确度的基于地形等高线生成高度场的方法是实景地形模拟中的重要方法。通过数据采集及等高线的折线逼近即用数字化仪在海图上按一定顺序来进行采点，其采样点的密度可根据地形的复杂程度决定。对于山体造型，简单的岛屿可用手工建模，即将采样点的坐标赋以相应的高程值(也称山体高度值)，以构成形似梯田状的山型，再参照拍摄的真实照片，通过适当选取相邻的采样点，来构成四边形或三角形，最后贴上纹理，即获得岛屿模型。6、本船模拟。本船是指操作者在操作时在驾驶台所看到的本船的具体形状。本船是操作者

7、判断船舶运动的参照物，通过视景的相对运动，操作者可以真实地感受到船舶的运动。孙腾达等将本船的建模归纳为两种方法：通过简单模型贴本船纹理的方法来实现；使用3DMax，Maya和MultiGenCreator等建模软件建立真三维的几何模型，实时生成。简单模型贴本船纹理主要是获取船舶纹理，在模型基础上贴上纹理即可；三维的几何模型学要复杂的几何纹理，数据量大，但仿真度高，也更加精确。6、海浪模拟。由于水波和浪花形状的不规则性，对其的实时动态模拟一直困扰着航海仿真领域的研究们。张秀凤等分析了海面浪花的生成条件，用粒子系统和图象合成相结合的方法，实现了动态海面及海面浪花

8、的实时仿真。在模拟船舶周围浪花时，作者提出了椭圆模型