基于WebGL的EAST可視化系統(tǒng).pdf

1、隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的快速發(fā)展，基于Internet的Web3D技術(shù)不僅在教育、旅游、房地產(chǎn)等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，在國(guó)際核聚變裝置如ITER、DⅢ-D、Alcator C-Mod等都發(fā)揮著重要的作用。EAST作為中國(guó)的大科學(xué)裝置，不易接近，包含復(fù)雜的診斷測(cè)量系統(tǒng)，因此我們建立了基于VRML和Java3D的虛擬EAST系統(tǒng)，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使用戶(hù)不需要到現(xiàn)場(chǎng)便可以在EAST裝置內(nèi)漫游。隨著EAST裝置不斷的升級(jí)改造和EAST實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)被越來(lái)越

2、多的國(guó)際合作者共享和分析，原有的系統(tǒng)因安裝配置復(fù)雜、模型簡(jiǎn)單以及與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)連接不完善等原因越來(lái)越無(wú)法滿足科學(xué)研究人員的需求。因此，我們重新建立了零插件、跨平臺(tái)的基于WebGL的EAST可視化系統(tǒng)。該系統(tǒng)的建立使得EAST科學(xué)研究人員能夠更加快速全面的了解EAST裝置內(nèi)外部結(jié)構(gòu)以及獲取EAST實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)EAST實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行和研究具有重要的意義。
　　基于WebGL的可視化系統(tǒng)的關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)是WebGL庫(kù)文件Three.js、HTM

3、L5以及WebVR API。該系統(tǒng)的建立主要包括虛擬場(chǎng)景的構(gòu)建，場(chǎng)景的交互控制，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可視化顯示和場(chǎng)景的沉浸式體驗(yàn)。構(gòu)建虛擬場(chǎng)景的前提是模型，模型的大小和質(zhì)量決定了最終在網(wǎng)頁(yè)上的加載速度和渲染效果，因此我們對(duì)建立的模型進(jìn)行不同程度的優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)模型精度與渲染速度的平衡。場(chǎng)景的交互控制主要包括模型的旋轉(zhuǎn)、縮放、拾取以及信息的顯示。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可視化主要實(shí)現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，顯示數(shù)據(jù)波形圖、放電視頻以及等離子體位型、粒子軌道等數(shù)據(jù)可視化。

4、最后，我們調(diào)用WebVR API實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的沉浸式體驗(yàn)。為了方便管理員收集和管理信息與模型，我們分別建立了EAST wiki系統(tǒng)和Web模型編輯器。EAST wiki系統(tǒng)用于EAST裝置以及診斷測(cè)量系統(tǒng)的信息收集與顯示，Web模型編輯器用于模型的導(dǎo)入導(dǎo)出、模型的編輯以及模型的上傳。
　　最終建立的基于WebGL的可視化系統(tǒng)是一個(gè)沉浸感強(qiáng)、界面友好的開(kāi)放性綜合平臺(tái)。用戶(hù)通過(guò)Web瀏覽器便可以瀏覽EAST裝置模型，獲取診斷測(cè)量部件的工程

5、物理參數(shù)以及通過(guò)對(duì)應(yīng)的信號(hào)名獲取EAST實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可視化顯示。通過(guò)頭戴式顯示器可以增強(qiáng)用戶(hù)的沉浸感和VR體驗(yàn)。
　　本文的創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)搭建了零插件、跨平臺(tái)的綜合系統(tǒng)，提供了EAST裝置模型、工程物理參數(shù)以及EAST實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)訪問(wèn)的統(tǒng)一入口。
　　(2)建立模型的在線編輯器，實(shí)現(xiàn)模型的自動(dòng)化導(dǎo)入。用戶(hù)可以通過(guò)可視化的方式在Web瀏覽器上編輯模型并上傳，實(shí)現(xiàn)模型的自動(dòng)化處理。
　　(3)建立開(kāi)放式的信息管理