1、真實數據驅動的虛擬仿真方法研究目錄 第一章緒論 (1) 1.1課題研究背景及意義 (1) 1.2國內外研究現狀 (2) 1.2.1真實數據與虛擬仿真技術的結合 (2) 1.2.23D打印技術及3D打印虛擬仿真技術 (3) 1.2.3人群仿真技術 (3) 1.2.4道路邊界提取技術 (4) 1.3本文的研究內容 (4) 1.4本文的組織結構 (5) 第二章基于多緩沖區多線程的數據驅動方案 (7) 2.1引言 (7) 2.2基于多緩沖區多線程的數據驅動方案 (7) 2.3實驗結果與分析 (9) 2.3.1真實3D打印機的易用性調研 (10) 2.3.2G-code文件驅動的虛擬3D打印機 (11)

2、 2.4本章小結 (14) 第三章基于雙線程動態鏈接庫的數據驅動方案 (15) 3.1引言 (15) 3.2游戲引擎Unity3D框架 (15) 3.3基于雙線程動態鏈接庫的數據驅動方案 (16) 3.3.1雙線程的劃分 (16) 3.3.2基于動態鏈接庫技術解決異構問題 (18) 3.4實驗結果與分析 (19) 3.4.1人群仿真模型Menge基本思想 (19) 3.4.2人群仿真模型Menge框架 (20) 3.4.3數據驅動方案的具體制定與實施 (20) 3.5本章小結 (22) 第四章基于改進Ribbon Snake模型構建環境障礙物 (24) 4.1引言 (24) -i- 萬方數據

3、4.2場景仿真地圖定義 (24) 4.2.1場景仿真地圖 (24) 4.2.2人群仿真模型Menge對場景障礙物的定義 (24) 4.2.3基于校園航拍圖像定義場景障礙物 (25) 4.3基于改進Ribbon Snake模型分割道路 (26) 4.3.1Snake模型 (26) 4.3.2Ribbon Snake模型及其改進 (27) 4.3.3實驗結果與分析 (29) 4.4基于改進Ribbon Snake模型構建真實校園環境障礙物 (31) 4.4.1數據的采集 (31) 4.4.2數據的轉換 (31) 4.4.3實驗結果與分析 (32) 4.5本章小結 (33) 第五章基于三維點云數據提

4、取建筑物邊界 (38) 5.1引言 (38) 5.2傳統邊緣檢測方法 (38) 5.2.1Canny邊緣檢測算法 (38) 5.2.2Sobel算子 (40) 5.2.3實驗結果與分析 (40) 5.3基于點云數據提取建筑物邊界 (42) 5.3.1點云數據 (42) 5.3.2點云數據的處理 (42) 5.3.3實驗結果與分析 (42) 5.4本章小結 (44) 第六章總結與展望 (45) 6.1本文工作總結 (45) 6.2未來展望 (45) 參考文獻 (47) 發表論文和科研情況說明 (50) 致謝 (51) 第一章緒論 第一章緒論 1.1課題研究背景及意義 隨著社會信息化程度越來越高，

5、用戶對信息的呈現方式以及交互方式也提出了更多新的需求，虛擬現實這項技術便應運而生。虛擬現實，也稱虛擬仿真技術1，這一技術打破了空間、時間以及其他客觀條件的限制，為提高人的認知能力開辟了一條新的道路，其核心問題是如何讓虛擬環境最大程度地接近真實世界。為了進一步提升虛擬環境的真實度，大量真實數據被不斷地引入到虛擬仿真系統中，使得虛擬仿真技術更加具有現實意義，而如何讓數據更好地服務于虛擬仿真技術是一個值得思考的問題。虛擬現實一直是科研領域的熱門課題，在游戲開發、醫學模擬、建筑漫游以及教育教學領域都有很好的應用。 虛擬仿真技術與數據結合是一種趨勢。為什么這樣說呢？科研領域用到的虛擬仿真技術并不是一個新

6、名詞。在缺乏實驗設備以及實驗條件的情況下，很多科學研究的開展只能通過虛擬仿真來創造實驗條件，虛擬仿真技術作為一種科研手段而存在。當今虛擬現實的熱浪賦予了虛擬仿真技術新的生命力，那就是現實世界指導虛擬仿真，而數據是現實世界的一種存在形式。 3D打印（3D Printing）技術是一項新興的增材制造技術，發展十分迅猛，備受各界的關注2。但3D打印設備的成本卻在一定程度上提升了這項技術的門檻，因此，將虛擬仿真技術應用到該領域可以幫助更多的科研人員了解這項技術，進而投入到相關研究中。虛擬3D打印機的技術障礙在于驅動打印機的G-code數據規模較大，難以協調數據的讀取、解析以及仿真，因此，本文針對較大規

7、模數據驅動虛擬仿真展開研究，提出合理的仿真方案并應用到3D打印機打印過程的仿真中。 虛擬校園是一項可以實現校園真實環境的虛擬化、網絡化的應用，為學校提供了新型的訪問入口，訪問者足不出戶就可以領略到校園全景。該類應用著重解決如何構建一個逼真的三維校園環境，以及如何更好的為遠程用戶提供交互服務的問題；其研究主要集中在三維校園建模技術、場景繪制技術以及場景漫游技術。這個層面的虛擬校園面向學生以及校園的各類訪客提供單人的漫游服務，用戶看到的內容局限于校園的各類建筑物以及植被。 校園屬于一個公共場景，類似的場景還有火車站、地鐵站、商場等，這些場景的共同特點就是除了靜態的環境，還包含人群，人群的移動使得場景每時每刻都在變化。火車站、地鐵站以及商場這些場所人流量大，管理難度大，對建筑結構設計要求較高，