本文關(guān)鍵詞：船舶操縱模擬器中虛擬人的應(yīng)用研究

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【摘要】：在船舶操縱和靠離泊的過程中,需要船員對舵輪、車鐘、纜繩等設(shè)備進(jìn)行一系列的操作,才能保證船舶操縱和靠離泊過程的順利完成。因此,在船舶操縱模擬器中,很有必要對船員及其動(dòng)作進(jìn)行模擬。大連海事大學(xué)航海動(dòng)態(tài)仿真和控制實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的V.Dragon 3000型船舶操縱模擬器的視景系統(tǒng)中僅能對人員落水場景進(jìn)行模擬。本文對虛擬人技術(shù)進(jìn)行了深入研究,在船舶操縱模擬器的視景系統(tǒng)中加入虛擬人,豐富了模擬器視景系統(tǒng)的顯示內(nèi)容,提高了船員教育培訓(xùn)的效果。本文主要的研究工作如下：第一,虛擬人的幾何建模。采用分層模型的表示方法在3D Studio Max(3ds Max)建模軟件中創(chuàng)建了一個(gè)具有皮膚層、肌肉層和骨骼層的虛擬人幾何模型,該虛擬人幾何模型形態(tài)逼真,具有較強(qiáng)的真實(shí)感。第二,虛擬人的運(yùn)動(dòng)控制。采用關(guān)鍵幀動(dòng)畫的方法通過控制虛擬人幾何模型的骨骼在3ds Max建模軟件中實(shí)現(xiàn)了虛擬人的運(yùn)動(dòng)控制,基本完成了虛擬人的行走、操舵、操車等船舶操縱相關(guān)的行為動(dòng)作,較好地實(shí)現(xiàn)了對真實(shí)船員行為動(dòng)作的模擬。第三,A*路徑規(guī)劃算法的實(shí)現(xiàn)。通過對A*算法進(jìn)行深入的研究,掌握了A*算法的設(shè)計(jì)方法和算法流程,通過編程實(shí)現(xiàn)了基于Microsoft Foundation Classes(MFC)的A*算法,所實(shí)現(xiàn)的程序可以較好的實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃功能。第四,船舶操縱模擬器中虛擬人的路徑規(guī)劃。將所實(shí)現(xiàn)的A*算法應(yīng)用到船舶操縱模擬器中虛擬人的路徑規(guī)劃,在OpenSceneGraph(OSG)三維渲染引擎中實(shí)現(xiàn)了虛擬人的路徑規(guī)劃,使得虛擬人在模擬器的視景系統(tǒng)中能夠沿著一條無障礙物的路徑行走。
【關(guān)鍵詞】：船舶操縱模擬器 虛擬人 幾何建模 運(yùn)動(dòng)控制 路徑規(guī)劃
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U666.158
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 論文的主要內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)安排13-15
• 第2章 虛擬人技術(shù)的理論基礎(chǔ)15-22
• 2.1 虛擬人技術(shù)概述15-16
• 2.2 虛擬人的幾何建模理論16-18
• 2.3 虛擬人的運(yùn)動(dòng)控制理論18-20
• 2.4 虛擬人的運(yùn)動(dòng)合成理論20-21
• 2.5 本章小結(jié)21-22
• 第3章 虛擬人應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)22-33
• 3.1 路徑規(guī)劃算法22-28
• 3.1.1 路徑規(guī)劃算法綜述22-23
• 3.1.2 A~*算法概述23-24
• 3.1.3 A~*算法流程24-26
• 3.1.4 A~*算法實(shí)現(xiàn)26-28
• 3.2 碰撞檢測算法28-31
• 3.2.1 碰撞檢測算法概述28
• 3.2.2 包圍盒碰撞檢測算法28-30
• 3.2.3 物理引擎方法30-31
• 3.3 本章小結(jié)31-33
• 第4章 虛擬人應(yīng)用研究的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)33-47
• 4.1 總體開發(fā)框架33-34
• 4.2 開發(fā)工具簡介34-35
• 4.3 虛擬人的幾何建模35-36
• 4.4 虛擬人的運(yùn)動(dòng)控制36-37
• 4.5 虛擬人模型的導(dǎo)出與運(yùn)動(dòng)合成37-39
• 4.5.1 虛擬人模型的導(dǎo)出37-39
• 4.5.2 虛擬人的運(yùn)動(dòng)合成39
• 4.6 虛擬人路徑規(guī)劃的實(shí)現(xiàn)39-46
• 4.6.1 虛擬環(huán)境的構(gòu)建39-40
• 4.6.2 虛擬人模型文件的導(dǎo)入40-41
• 4.6.3 虛擬環(huán)境的柵格化41
• 4.6.4 障礙物模型的柵格映射41-42
• 4.6.5 虛擬人沿避障路徑行走42-43
• 4.6.6 虛擬人關(guān)鍵幀動(dòng)畫的連續(xù)播放43-44
• 4.6.7 可出入障礙物模型的柵格映射44-46
• 4.7 本章小結(jié)46-47
• 第5章 總結(jié)與展望47-48
• 5.1 總結(jié)47
• 5.2 展望47-48
• 參考文獻(xiàn)48-52
• 攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表論文52-53
• 致謝53-54
• 研究生履歷54

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：890632