虛擬現(xiàn)實環(huán)境下的物理模擬及交互性的研究.pdf

1、虛擬現(xiàn)實技術(shù)最突出的特點就是沉浸性和交互性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能創(chuàng)造出的動態(tài)的、可交互的虛擬環(huán)境。其關(guān)鍵技術(shù)包括實時圖形渲染技術(shù)、視景仿真技術(shù)、三維建模技術(shù)、實時物理模擬技術(shù)、計算機控制技術(shù)等。這些技術(shù)涉及計算機圖形學、計算幾何、物理學、自動控制等學科。虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，已經(jīng)產(chǎn)生了巨大的社會經(jīng)濟效益。 橋式起重機虛擬駕駛模擬器是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在駕駛模擬培訓方面的應(yīng)用。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)的模擬駕駛器可以使起重機駕駛員沉浸在

2、虛擬的起重機工作現(xiàn)場，利用操縱控制桿操縱虛擬起重機，吊鉤按照真實的受力狀態(tài)擺動，從而達到訓練的目的。因此，模擬交互狀態(tài)下起重機的運動及吊鉤的擺動對于本項目非常重要。 應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的實時物理模擬技術(shù)可以很好的模擬真實操縱狀態(tài)下起重機的運動及吊鉤的擺動。本論文中選用三維圖形引擎Open Scene Graph（OSG）作為視景仿真和實時渲染工具，首先對OSG中相關(guān)的技術(shù)開展了研究，包括：場景管理及場景圖技術(shù)原理的研究；OSG中

3、繪圖程序框架的研究及實現(xiàn)動畫程序和交互式程序時修改繪圖程序框架的方法；虛擬攝像機實現(xiàn)原理的研究及操縱虛擬攝像機方法的研究；OSG中的位置姿態(tài)類（Position Attitude Transform）的實現(xiàn)原理；OSG中基本幾何體繪制技術(shù)及變形體繪制原理。 論文主要研究實時物理模擬技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)，著重研究粒子和剛體動力學方程及矩陣形式；適合實時動力學模擬的數(shù)值計算方法及軟件模塊解算器的設(shè)計實現(xiàn)；碰撞檢測技術(shù)的研究包括多種包圍盒