WebGL技术的三维WebGIS平台研究与应用

针对WebGIS平台上的三维技术存在着开发平台成本高、需要额外插件、扩展性差、运行速度慢,以及二、三维数据坐标易偏移和模型UV变形等问题,采用WebGL的三维引擎技术和地理信息服务技术结合构建了三维WebGIS平台,通过对WebGL场景坐标的分析,设计了基于WebGL场景坐标转换算法,实现了地理坐标转WebGL场景坐标,解决了二、三维数据坐标易偏移的问题。通过对WebGL坐标与UV面的空间关系的研究,设计了模型UV算法,建立重构面的UV计算方程,解决了模型UV变形问题。实验结果表明,本文实现的三维WebGIS平台无需产品平台依靠和额外插件,扩展性好,响应速度快,二、三维坐标数据准确,解决了坐标偏移和模型UV变形的问题,为三维WebGIS平台的开发提供了一种新的技术平台。     

基于Open Inventor的虚拟驾驶仿真系统

基于虚拟现实技术,以3ds MAX为建模软件,Open Inventor为开发平台,通过面向对象的编程方法设计了虚拟驾驶仿真系统,介绍了三维模型的导入、层次细节技术、碰撞检测、运动相机的控制与渲染等关键技术.通过实验表明,本系统真实地模拟了汽车在驾驶过程中起步、换挡、加减速、转向、制动等行驶工况,并实时地通过碰撞检测算法来判断虚拟车辆模型与虚拟场景之间的碰撞.     

基于WebGL的在线房产展示系统研究

针对传统二维视图在表现能力、场景模拟和交互性能等方面的局限性,研发了一款基于WebGL的在线房产展示系统,为广大房地产销售人员和用户提供一个具有室内外场景展示、场景交互和室内构件查询功能的三维虚拟现实展示系统。销售人员可通过此系统辅助销售,通过虚拟看房加强客户对房型的了解。与一般的平面图或仿三维场景相比,其拥有真实感较强、采光无死角等优势。此研究主要采用3D建模软件和WebGL的JavaScript3D库(Three.js),建立房屋室内外模型,开发网页3D场景。该方法无需下载专用渲染插件和运行环境,即可成功展现相应的三维场景效果,不仅为普通客户提供了良好的体验,而且有效降低了开发者的工作难度,从而大大提高系统开发和展示效率。系统测试结果表明,基于WebGL的在线房产展示系统具有虚拟展现房屋室内外真实场景效果的功能和人性化的图形交互性能。     

基于MCD和PLC的机器人运料和AGV小车入库虚拟仿真控制系统设计

随着数字孪生技术的发展及OPCUA广泛应用于工业场景之中,西门子NX MCD机电设备仿真软件可有效仿真,实现技能训练的虚拟化。本文基于西门子NX软件的机电一体化概念设计功能,设计AGV小车智能仓储平台,建立工业机器人、打标签、传送带、AGV小车、仓储的三维模型,通过虚拟PLC信号控制MCD中各个运动功能的动作。验证了数字孪生模型在智能仓储系统中的可行性,有效节约了时间成本,提高了设备调试效率。     

悬臂式掘进机虚拟仿真平台设计

悬臂式掘进机广泛应用于煤矿井下巷道施工,掘进机的培训包括传统的书本教学方法和基于井下实际操作的训练方法,但是由于其场地和安全的局限性,无法满足训练要求.针对这一现状,利用虚拟现实技术和交互仿真技术构建了悬臂式掘进机虚拟仿真平台.该平台采用三维建模技术,使用多边形建模方法制作了悬臂式掘进机、转载机、供电系统等三维模型;运用Unity3D引擎驱动三维模型组成的虚拟场景,采用场景优化技术实时渲染出沉浸式的虚拟场景;在脚本语言C#编程环境下实现操作流程顺序控制、操作描述、三维模型驱动等,实现悬臂式掘进机虚拟仿真培训.培训结果表明,沉浸式人机交互可达到与实物培训相类似的效果,提高使用者学习和操作悬臂式掘进机的效率.     

网页环境下无插件虚拟场景漫游的研究

随着网页技术的快速发展,在网页上能够创建更多的复杂页面.本文使用WebGL技术构建虚拟三维场景,在三维场景中加载渲染中间格式的三维模型,实现三维模型在网页环境下的可视化展示;并使用射线相交法、几何变换、相机投影,运用计算机图形学相关知识,实现模型的交互,主要表现为鼠标点选模型,模型的旋转、缩放、平移,通过鼠标手势改变相...     

基于虚拟现实和增强现实的虚拟仿真实训室平台

基于虚拟现实与增强现实等技术,探讨了楼宇智能化设备安装与运行专业课程技能实训在线仿真虚拟培训方法,对其中的三维场景可视化、设施设备仿真、人机交互仿真等关键技术展开研究。以Unity3D引擎为平台,采用多源化混合方式建立模型。利用几何优化、贴图置换、LOD分级显示等技术控制模型总片面数。建立虚拟仿真实训室平台,并将该平台成功发布到PC、手机及平板等客户端。应用结果表明,该平台能够直观展示智能化楼宇的复杂环境,支持开展沉浸式虚拟漫游和虚拟实训,为楼宇智能化设备安装与运行课程的实训提供了新的方式,对提升学生的实战和动手能力具有重要意义。     

虚拟现实视域下的变电站可视化巡检培训系统设计研究

以虚拟现实技术设计变电站可视化巡检培训系统，设计培训系统整体框架，基于三维虚拟场景建模技术进行变电站三维模型构建，实现变电站可视化，以交互式、体验式等特性为操作员工提供良好的虚拟实践训练场景，同时以变电站环境与运行流程模拟仿真，促使操作员工熟悉实际现场环境，牢记操作流程与方法，处理模拟故障，以真实的带电作业实践操作体验，提高巡检培训效率与质量。     

基于三维输入设备的虚拟场景控制方法

在视景仿真中能够精确地控制虚拟场景中的对象模型是增强系统交互性的重要手段。该文分析了虚拟场景中三维模型对象和视点的控制方法，重点介绍了基于3D输入设备的对象控制方法。在详细分析3D输入没备SpaceBall4000的特点、工作原理和应用技术的基础上，在VC -Vega—Creator一体化建模仿真开发环境中基于该3D输入设备实现了虚拟场景中三维模型对象和视点的6自由度精确控制，提供了应用三维输入设备控制虚拟场景的一种方法。     

一种虚拟场景控制方法的研究与实现

针对虚拟场景中视点控制和模型控制两种情况,研究了应用二维鼠标和三维输入设备拾取三维对象模型、移动对象模型和在虚拟场景中漫游的方法,提出了一种用二维鼠标拾取三维模型的方法——粗区域判断、最近拾取,并基于Vega视景仿真开发平台和VC++提出了一种基于二维鼠标拾取、三维输入设备移动的虚拟场景控制方法。     

虚拟工厂现实场景系统平台设计与实现

随着现代化工业不断发展,模拟过程工业真实环境,并在此基础上进行地理信息显示与空间分析等成为当前的研究热点。构建基于虚拟现实(VR)和地理信息系统的(GIS)的虚拟工厂现实场景系统是进行工业生产仿真的一条有效途径,为此,设计开发一个三维的、可维护性强并具有一定扩展性的虚拟工厂现实场景系统具有重要的实用价值。本文通过数据准备、数据生成、系统扩展及客户端设计,实现了虚拟工厂现实场景系统开发过程。通过应用分析与对比,结果表明,该平台化系统具有更高的可扩展性且开发成本低,为虚拟工厂现实场景系统平台设计提供了一个良好的、可扩展的开发途径。     

虚拟拉伸实验的设计和实现

利用虚拟现实技术开发了虚拟拉伸实验,阐述了该虚拟实验的功能特点、结构模式以及设计原理,分析了其实现流程及方法,包括三维场景建模、虚拟场景动态生成以及交互式虚拟场景的开发。提出了利用可视化编程语言VB开发一个实现复杂交互动作功能的平台,该平台提供了友好界面,使用户能够直观地组成虚拟三维实验场景,利用键盘或鼠标来控制三维试验机在虚拟场景中运动,并根据用户的指令实现从静态界面对虚拟场景的调用及虚拟场景中试验仪器、工具及其事件的交互,从而控制虚拟模型的动作进行实验。     

分布式水下BOTMA虚拟实验平台的实现

针对水下BOTMA仿真实验平台实现的难点问题,本文建立了基于HLA的实验平台体系结构,构建了三维实验环境的场景和实体模型,详细阐述了场景实体的显示,多通道视景的浏览,虚拟特效的生成以及碰撞检测的使用等视景关键技术的具体实现过程,通过对系统实现功能的介绍以及系统实时性能的分析,说明了在三维虚拟仿真环境下,该平台能够满足进行多种纯方位目标运动分析实验的需要.     

基于Unity3D平台的三维虚拟城市研究与应用

针对三维虚拟城市系统在高逼真度、强交互性和高精度等方面的不足,提出基于Unity3D平台的三维虚拟城市的实现方法。首先通过三维地形的数据采集和坐标数据统一,实现三维模型的建立和导入,纹理数据的建立和导入。在此基础上结合三维引擎Unity3D平台,实现三维模型数据与二维空间数据整合、三维虚拟漫游、三维物理效应仿真等。该系统采用了真实的数据进行实验,证明了采用该三维虚拟技术很好地满足三维虚拟城市系统的各项指标,并且实现效率高。     

基于VB和VRML的虚拟仿真实验系统

结合现有的工作描述了虚拟仿真实验系统（VSLS）,阐述了该系统的功能特点和结构模式,对实现该系统的关键技术进行了分析和总结,包括三维场景建模方法、VRML访问实时数据库以及交互式虚拟场景的开发,提出了利用可视化编程语言VB开发一个实现复杂交互动作功能的平台,完成静态VRML文件到动态交互式虚拟文件的转换,重点解决了三维场景模型建立及几何变换、数据库设计及性能优化、三维虚拟实验场景动态组合、虚拟实验场景访问数据库和虚拟实验场景交互性实现等关键技术。     

基于三维仿真的输（调）水系统实时调控实现平台研究

以南水北调中线工程为例,研制基于三维仿真的输(调)水系统的实时调控实现平台。研究虚拟仿真平台的构建、海量数据的分页调度、碰撞检测、闸门建模等技术,实现场景三维可视化与漫游、二维导航图与三维场景的实时联动、基于三维场景的集成查询与显示、基于水量调度模型的调水方案的分层显示、基于水动力学模型的三维水面动态模拟和流场动态可视化、基于实时调控的闸门可视化动态仿真等功能。该平台可为南水北调中线工程运行管理决策支持系统建设提供技术支撑,并为相似工程提供借鉴。     

基于WebGL的三维WebGIS场景实现

寻求一种不需要组件加载来实现三维WebGIS场景的解决方案,对突破目前三维WebGIS缺乏高效前端显示技术的瓶颈具有重要意义。将WebGL作为图形引擎,采用真实空间数据作为验证和测试数据,使用JavaScript编写一套较完整的三维WebGIS场景及图层元素类库,设计简单的数据服务,形成一个简单的GIS系统。实验验证了WebGL是一种可行有效的实现零组件三维WebGIS场景构建的技术手段。     

三维仿真中高速物体的速度感表现方法研究

在拍摄战斗机等物体的高速飞行和旋转过程中,真实的拍摄受制于环境等因素一般为固定拍摄或跟踪拍摄,三维虚拟场景下的仿真高速运动和虚拟拍摄可以不受环境等因素影响,有更多的速度表现方式,但目前没有比较通用的速度感表现规律。基于人类对运动的视觉感知理论,将真实相机的拍摄方式应用于虚拟摄像机,研究不同的单镜头下如何通过虚拟摄像机的拍摄与取景将三维场景中仿真物体的高速运动更好地加以表现,实验过程中以战斗机直线飞行仿真动画及离心机旋转仿真动画为例,采用控制变量法与等级排列法,最终得到一系列较为实用的速度感表现方法。     

Web安全漏洞仿真实验项目设计

Web安全漏洞是网络安全的主要的威胁之一,网络空间安全专业实验不同于普通实验,安全测试实验不允许在真实网络环境中实施。因此,本文作者通过虚拟仿真项目构建了“真实”的漏洞场景,Docker容器虚拟化技术为仿真提供了低成本、高效率的实验环境,在实验平台的综合协调下,实现了Web安全漏洞实验的线上共享开放教学。项目体现了网络空间安全的特色,符合虚拟仿真项目建设要求。     

基于Virtools平台的森林仿真风效技术研究

森林场景的仿真是对复杂环境仿真中的重要部分。建立具有沉浸感、高逼真度的森林场景,除了高真实感的树木及花卉等植被,同时需考虑风效等影响森林场景逼真度的自然因素。为快速绘制具有真实感的大规模虚拟森林场景,围绕Virtools虚拟现实仿真平台使用树木三维模型进行实时交互的要求,制作插件结合SpeedTree树木软件绘制森林场景制作仿真系统,通过实验室仿真研究常见的风速模型分析比较,提出适合实时植被绘制的森林仿真风速模型,对应用风速模型的森林场景风效进行实验验证。