基于智能化身的移動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其應(yīng)災(zāi)導(dǎo)航應(yīng)用研究.pdf

1、虛擬現(xiàn)實(shí)(VirtualReality，簡(jiǎn)稱(chēng)VR)及其衍生技術(shù)是基于計(jì)算機(jī)和有線網(wǎng)絡(luò)的，它們正在極大地改變著人類(lèi)的生活和工作方式，代表了下一代計(jì)算機(jī)交互界面的發(fā)展方向。目前，兩種技術(shù)的進(jìn)步正促使VR及其衍生技術(shù)向一個(gè)新的方向——移動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)(MobileVirtualReality，簡(jiǎn)稱(chēng)MVR)發(fā)展：其一是移動(dòng)設(shè)備(譬如：智能手機(jī)、PDA等)的計(jì)算能力發(fā)展迅猛，已經(jīng)能夠勝任個(gè)人移動(dòng)數(shù)據(jù)處理終端的角色；其二是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)(譬如3G，W

2、i-Fi等)也獲得了飛速發(fā)展，其帶寬得到了很大提高。本文以此為背景，為MVR注入智能化身(IntelligentAvatar，簡(jiǎn)稱(chēng)IA)的理念，提出了基于IA的MVR(IA-basedMVR，簡(jiǎn)稱(chēng)IA-MVR)技術(shù)，并對(duì)其展開(kāi)深入研究。此外，本文還以突發(fā)事件發(fā)生時(shí)錯(cuò)誤的逃生路徑是造成不必要人員傷亡的主要原因之一為背景，針對(duì)性地提出了一種基于IA-MVR技術(shù)的應(yīng)災(zāi)導(dǎo)航解決方案。本文的研究?jī)?nèi)容主要集中在兩個(gè)方面，即：IA-MVR技術(shù)研究和基

3、于IA-MVR的應(yīng)災(zāi)導(dǎo)航應(yīng)用研究，而對(duì)IA-MVR的研究又分為IA-MVR總體設(shè)計(jì)、面向移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)引擎(MVREngine，簡(jiǎn)稱(chēng)MVRE)之關(guān)鍵技術(shù)研究以及第三人稱(chēng)渲染模式/第一人稱(chēng)渲染模式(ThirdPersonRenderingMode/FirstPersonRenderingMode，簡(jiǎn)稱(chēng)TPRM/FPRM)的實(shí)現(xiàn)和對(duì)應(yīng)模式下的IA渲染。本文在對(duì)上述內(nèi)容的研究中，主要涉及如下的關(guān)鍵技術(shù)和方法： ●在對(duì)IA-MV

4、R技術(shù)的研究中，本文對(duì)其進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，包括：第一，闡明了IA-MVR技術(shù)的概念、特征以及要素。第二，提出了面向MVR的IA模型。該模型通過(guò)角色賦予IA所能實(shí)現(xiàn)的功能和所需完成的任務(wù)，而角色由任務(wù)定義、由任務(wù)的解決方案控制。此外，這個(gè)模型還具有一個(gè)感知器件和一個(gè)通訊器件，用于IA對(duì)外部環(huán)境的感知和反饋。第三，設(shè)計(jì)了IA-MVR的總體架構(gòu)。該架構(gòu)可以利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊實(shí)現(xiàn)IA-MVR需求的分布式或遠(yuǎn)程服務(wù)功能。 ●在對(duì)IA-MVR的

5、可視化模塊MVRE的研究中，本文搭建了一種面向移動(dòng)設(shè)備的MVRE架構(gòu)，并提出了一種基于設(shè)備感知的異構(gòu)體系數(shù)據(jù)處理方案，以便實(shí)現(xiàn)一套基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，適應(yīng)多異構(gòu)機(jī)的目的；針對(duì)室外場(chǎng)景，本文采用了基于興趣道路的街區(qū)組員數(shù)據(jù)調(diào)度模式來(lái)進(jìn)行場(chǎng)景圖組構(gòu)，并提出了一種基于XML語(yǔ)法的路網(wǎng)描述語(yǔ)言(RoadNetworkDescribedLanguage，簡(jiǎn)稱(chēng)RNDL)描述路網(wǎng)；最后引用背光燈衰減節(jié)電思想，提出了一種適用于IA-MVR系統(tǒng)的、基于電量感知的節(jié)

6、電解決方案以提高設(shè)備的續(xù)航能力。 ●在對(duì)TPRM/FPRM及對(duì)應(yīng)的IA渲染的研究中，本文提出一種稱(chēng)為過(guò)渲染的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)TPRM，這種方式以紋理實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的TPRM圖，并通過(guò)過(guò)渲染方式加速，取得了較高的幀速率；針對(duì)過(guò)渲染方法無(wú)法表現(xiàn)IA的位姿，本文引用OpenVG實(shí)現(xiàn)IA的二維矢量圖(VectorGraphics，簡(jiǎn)稱(chēng)VG)繪制，很好地彌補(bǔ)了這一缺陷；FPRM下，針對(duì)目前移動(dòng)設(shè)備渲染IA的幾何模型吃力的現(xiàn)象，本文嘗試性地采用了基于I

7、mpostor技術(shù)、結(jié)合分布式渲染實(shí)現(xiàn)了IA的繪制，取得較好效果。 ●在對(duì)基于IA-MVR的應(yīng)災(zāi)導(dǎo)航的研究中，本文提出利用IA作為導(dǎo)航指示的模式，該模式真實(shí)感強(qiáng)、辨識(shí)度高；對(duì)于路徑規(guī)劃，提出了基于多級(jí)路障信息片的動(dòng)態(tài)最優(yōu)路徑規(guī)劃算法，用以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能；對(duì)于IA的感知器件，實(shí)現(xiàn)了距離感知和速度感知功能，使得應(yīng)災(zāi)導(dǎo)航更人性化；最后，對(duì)路徑投放采用了嗅點(diǎn)集優(yōu)化方法，以減小對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用。 本文的研究不僅構(gòu)建了一個(gè)較為通用