基于OpenSceneGraph的隧道照明布設(shè)仿真器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著我國(guó)公路交通事業(yè)的快速發(fā)展,高速公路網(wǎng)規(guī)劃的不斷完善,以及高速公路信息化管理的發(fā)展趨勢(shì),公路設(shè)計(jì)行業(yè)對(duì)于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)手段也提出了新的要求。在基于二維平面的線性設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、布局設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,應(yīng)更加突出公路實(shí)體與環(huán)境的融合,強(qiáng)調(diào)公路交通系統(tǒng)對(duì)于感官的和諧性?；诖?本文針對(duì)隧道機(jī)電工程中的照明設(shè)計(jì)部分,使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和計(jì)算機(jī)三維可視化技術(shù),進(jìn)行了三維環(huán)境下照明設(shè)計(jì)平臺(tái)的開發(fā),實(shí)現(xiàn)了基于OpenSceneGraph的隧道照明布設(shè)仿真器

2、系統(tǒng)。該系統(tǒng)可完成三維環(huán)境下對(duì)隧道照明工程的設(shè)計(jì)任務(wù),實(shí)現(xiàn)了隧道燈具的實(shí)時(shí)布設(shè)與觀察,并根據(jù)布設(shè)情況進(jìn)行照明仿真,可模擬燈具布設(shè)后的隧道照明環(huán)境。
　　本文首先對(duì)平臺(tái)開發(fā)涉及的兩部分基礎(chǔ)理論知識(shí)予以介紹,分別為隧道照明理論與OSG相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)。隧道照明理論主要包括駕駛員視覺特點(diǎn)及影響因素,隧道照明區(qū)段的劃分,燈具特性與布設(shè)等,這是本系統(tǒng)具備應(yīng)用價(jià)值的理論依據(jù);其次對(duì)平臺(tái)開發(fā)中使用到的OSG及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)相關(guān)內(nèi)容予以介紹,包括視圖、

3、OSG場(chǎng)景組織原理、OpenGL著色語言和計(jì)算機(jī)光照計(jì)算等,這些作為平臺(tái)開發(fā)涉及的技術(shù)層面的基礎(chǔ)。
　　而后,對(duì)系統(tǒng)中隧道內(nèi)照明效果模擬進(jìn)行了詳細(xì)的探討。針對(duì)隧道地面和墻壁照明部分使用著色器技術(shù)進(jìn)行渲染。根據(jù)極對(duì)稱軸照明器特性,采用了圓錐體與隧道模型取交的方法獲得照明渲染范圍,對(duì)相交得出的地面形狀進(jìn)行近似圓形處理,并利用聚光燈衰減原理,使用聚光衰減效果值作為混合因子對(duì)該圓面進(jìn)行插值著色;對(duì)交得的墻面部分將平面著色計(jì)算擴(kuò)展到空間球體

4、進(jìn)行衰減著色,最終形成逼真的明暗過渡照明效果。針對(duì)這種著色方法中存在的多燈照明效果邊緣相交問題給出控制著色范圍的解決方法。最后利用對(duì)同類等距燈具分組的方法,實(shí)現(xiàn)了隧道全線燈具照明序列的排列。除此之外,系統(tǒng)輔助以O(shè)SG內(nèi)置光源進(jìn)行光照計(jì)算,為隧道模型兩端分別添加一個(gè)OSG內(nèi)置位置性光源,為燈具布設(shè)的觀察提供亮度。OpenSceneGraph內(nèi)置光源與shader著色器配合使用構(gòu)成了系統(tǒng)中的隧道整體的照明結(jié)構(gòu)。
　　最后介紹了平臺(tái)人機(jī)

5、交互功能的實(shí)現(xiàn),主要包括基于CEGUI的燈具布設(shè)控制,系統(tǒng)操作器的實(shí)現(xiàn)與切換。在總結(jié)OSG環(huán)境下用戶交互事件處理機(jī)理與步驟的基礎(chǔ)上,基于CEGUI分析系統(tǒng)功能并構(gòu)建菜單界面,通過面板界面輸入相關(guān)燈具布設(shè)參數(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道燈具的實(shí)時(shí)布設(shè);針對(duì)系統(tǒng)中模擬行車環(huán)境與全局觀察燈具布設(shè)情況的兩種要求,實(shí)現(xiàn)了一個(gè)行車操作器,添加了軌跡球操作器,并完成了CEGUI下雙操作器的切換功能。
　　本系統(tǒng)搭建了三維環(huán)境下隧道照明工程設(shè)計(jì)平臺(tái),可對(duì)實(shí)際照明