图形引擎与物理引擎结合的研究与实现

由于具有物理特性的三维虚拟场景更具有真实感,用户更易于沉浸到场景中,因此物理引擎在虚拟仿真中的作用日益重要.首先采用了OGRE图形引擎和PhysX物理引擎,设计了图形引擎与物理引擎结合后的主体框架,对框架的核心部分进行了分析.然后在物理引擎中创建模型和用OGRE模型转换为PhysX模型,以及利用关节实现复杂模型.结果实现了两个具有物理特性的虚拟场景,为建立真实的虚拟仿真环境打下基础,并将促进物理引擎的应用.     

基于防摇吊具的集装箱起重机半物理仿真系统

针对集装箱起重机学员培训周期长、安全性差等问题,提出一种基于3D图形渲染引擎（OGRE）的虚拟现实技术,实现集装箱起重机半物理仿真操作培训的方法。设计集装箱起重机司机室硬件操作平台,使用OGRE渲染引擎驱动集装箱货场的三维虚拟场景;建立防摇吊具摆动的动力学模型,模拟起重机吊具的残余摆动;并用以太网通讯实现起重机联动台等实物硬件与虚拟现实仿真软件的信息交互。解决仿真操作系统中的虚拟场景的驱动、吊具残余摆动的模拟、实物硬件与虚拟软件的实时通讯等关键问题。实验结果表明,该半物理仿真系统真实感强,对集装箱起重机驾驶训练有重要价值。     

近地太空环境的建模与仿真

研究虚拟太空环境的仿真系统,根据要求建立一个沉浸感强、真实度高的太空自然环境.所构建的模型应符合客观世界的物理规律以及人眼观察的视觉习惯.以计算天文学知识为基础,以亮星星表数据为源,通过时间和坐标系的转换,以及天体视位置的修正,准确地构造了任意时刻、任意观察点的近地太空环境模型,最后确定星空、太阳、月球的视觉成像效果,在OGRE中利用Billboard技术实现最终场景的渲染绘制.建立的环境在航天员虚拟操作训练系统中得到了很好的集成和运用,仿真结果表明,上述方法构建的近地太空环境满足航天员虚拟训练场景的逼真度和实时性要求,为设计提供依据.     

三维虚拟机器人运动仿真系统设计

通过对三维虚拟机器人运动仿真系统的发展进行介绍和分析, 描述了基于零件拼装的三维虚拟机器人运动仿真的有效方法。针对三维虚拟机器人零件结构特点和拼装功能, 对虚拟机器人零件的图形建模方法、虚拟机器人运动及传感器功能仿真进行了分析设计, 重点分析了运动仿真过程的设计方法。实验结果表明, 系统能够很好地遵循物理特性实现虚拟机器人的运动仿真, 且性能较优。     

基于OGRE引擎的虚拟场景浏览

虚拟现实技术的虚拟交互性得到了越来越广泛地应用,虚拟场景浏览技术有效地解决了现实世界的时空局限等瓶颈问题.在对虚拟现实(3I)原理研究分析的基础上,依据插件设计的思想,设计了一种基于OGRE引擎的虚拟场景浏览框架,框架明确的包含两个端:渲染端和控制端.渲染端封装了OGRE渲染引擎,实现了快速实时的渲染;控制端,通过建立虚拟漫游交互机制来完成虚拟场景与外设的实时控制.基于OGRE八叉树的场景管理、射线查询算法、寻路算法、物体的拣取、RTT等技术的运用实现了用户与虚拟环境的交互系统,用户操作信号输入到计算机中并作用于虚拟环境,创建实时渲染处理结构,实现人与虚拟环境的实时快速的交互;基于OpenAL,OggSound的音效系统,克服了用户在场景浏览时的单调与乏味,更具真实感,丰富了场景浏览的真实性.在实践中应用OGRE图形引擎、CEGUI界面库、OpenAL,OggSound声音库实现了该系统.     

国内优秀项目

OGRE是一个被广泛使用的开源三维图形渲染库，成功地被应用于诸多三维仿真领域，其中包括网络游戏和一些商业的三维仿真项目。OGRE是Object—oriented Graphics Rendering Engine的缩写。最初OGRE由一个小的核心团队编写并维护。随着越来越多的高手加入社区并且贡献出自己的代码，OGRE也在不断发展壮大。     

井下机器人虚拟现实仿真系统设计

本文分析了测井机器人作业仿真模拟的具体要求,设计采用虚拟井数据库和测井信号相结合的方法,实现对测井环境的虚拟仿真。选择了以深度信号作为仿真系统的驱动信号,以嵌入式处理器系统为核心,构建了仿真系统的总体结构,设计了虚拟仿真的工作流程。在此基础上,提出了虚拟仿真系统的具体实现方案,重点叙述了关键模块的设计与实现。     

基于OGRE粒子系统的下雨效果模拟

虚拟现实系统中,虚拟场景的构建是非常重要的研究课题。为了使虚拟场景更加接近于现实生活中的自然景物,在场景中要模拟诸如云、雨、雪、烟雾等自然现象,这些自然景物的模拟直接关系到虚拟现实系统中人机界面的构成,也更直接影响到该系统整体功能的实现。为了实现对雨天的模拟,通过对OGRE粒子系统原理以及粒子脚本语言和材质脚本语言的分析,提出一种基于OGRE粒子系统的雨天模拟方法,在该图像渲染引擎下实现了下雨天的效果。     

基于OGRE的卫星视景仿真软件的设计与实现

针对卫星三维视景仿真的需求,设计并开发基于OGRE图形引擎的卫星视景仿真软件,对整个飞行过程进行模拟和演示。卫星视景仿真软件基于OGRE图形引擎进行底层渲染,结合3ds Max建模软件进行三维实体模型构建,基于自主开发的场景编辑工具生成卫星星空场景。仿真软件的功能模块包括OGRE主体框架模块、文件路径管理模块、场景数据管理模块、网络通信模块和人机交互模块。运行结果表明,卫星视景仿真软件可以逼真地模拟再现卫星飞行场景,能够实时进行画面模拟、数据监视,具有广阔的应用前景。     

飞行仿真系统的软件架构研究

基于高层体系结构提出了以Matlab数值模型驱动OGRE视景模型的飞行仿真系统软件架构。重点讨论分析了两个核心组件：Matlab_RTI适配器和OGRE_RTI适配器，并给出了飞行仿真系统的部署方案。实践表明：软件构架基于标准的仿真总线，支持系统的可扩展和仿真重用。