基于OpenGL的虚拟装配培训系统场景编辑器设计与实现
虚拟现实技术是一个新兴技术研究领域，它融合了计算机图形学、光学、力学、美学和心理学等多门社会学科，旨在建立一个更为和谐的人工环境。虚拟装配技术以虚拟环境为基础，是虚拟现实的应用学科。 本文借助3DMax和Maya等建模工具绘制物体模型，利用OpenGL图形绘制工具，结合虚拟现实技术，完成了虚拟装配培训系统场景编辑器的设计与实现，为用户提供了良好的人机交互界面和所见即所得的开发环境。 深入分析3DMax和MS3D文件体系，提出了一套新的3D模型文件结构，利用该结构将各个图元集信息分级继承，统一存储，兼容了常见的建模软件，实现了模型和控制的分离。针对某些建模软件可能存在各顶点没有存储法向量的问题，提出了三种法向量计算方法，其中面权值综合方法取得了最佳的显示效果。 研究并实现了光照处理，材质和纹理映射技术，建立了灯光配置界面满足了不同场景的设置需求。搭建了视线配置界面，实现了场景漫游功能。 详细分析物体联动和动态分组机制，提出了多级载体设计思想，物体的位置和姿态都相对其对应载体确定。引入了基本物体，物体和物体列表类，实现了物体的三级管理模式，减小了模型和视图的耦合性，有利于模块的维护和更新。 实现了欧拉角方法和四元数方法两种旋转机制，完成了二者的相互转化，给出了欧拉角万向锁问题和四元数奇异值问题的近似求解方法，为工程求解提供了一个新的思路。 探讨了人机交互的实现，在以二维配置界面为基础的前提下，引入了鼠标键盘控制，实现了快捷键配置机制，用户可以根据个人喜好设置相应动作的快捷键。 该场景编辑器不但可用于导弹的虚拟装配场景搭建还可用于其它各种装配场景的搭建，实现了用户的自主配置。
OpenGL图形绘制工具;虚拟装配培训系统;场景编辑器;动态分组机制;人机交互
哈尔滨工业大学
硕士
控制科学与工程
杨旭东
2009
中文
TP311.52;TP391.41
77
2013-03-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）