嵌入式虛擬漫游場景動態(tài)生成的研究與實現.pdf

1、近些年來,作為涉及計算機圖形學、多媒體和人機接口等技術的新興技術,針對虛擬現實的研究與應用發(fā)展十分迅速。它已經廣泛應用于教育、娛樂、建筑設計等多個領域。伴隨著生活水平的日益提高,人們的出行也變得越來越頻繁。于是,對于導航系統(tǒng)產品的需求也呈逐年上升趨勢。由于嵌入式導航設備擁有便于攜帶等諸多優(yōu)點,市場前景十分可觀。
　　 電子地圖作為導航設備的一般功能,目前基本已經產品化,但大多嵌入式導航設備使用的仍然是二維平面地圖。該種電子地圖雖

2、然可以通過特定符號表達導航結果,但是并不能給用戶傳達一種直觀的認識。嵌入式設備硬件性能的迅速提升,使得三維圖形處理向嵌入式領域的拓展成為可能。三維電子地圖不僅可以提供電子地圖的基本地理位置信息,同時還能夠在導航過程中給用戶直接的視覺體驗。它作為電子地圖的發(fā)展方向,已經越來越被人們所關注,可以說這是虛擬現實技術在導航領域的應用。
　　 在三維電子地圖的功能實現環(huán)節(jié),關鍵問題之一在于圖像顯示時幀率的保證。在場景漫游過程中,長時間的系

3、統(tǒng)響應會讓用戶難以忍受。在嵌入式設備上如何提高實時漫游過程中電子地圖虛擬場景的生成速度,成為了研究的熱門問題。
　　 本論文所描述的系統(tǒng)利用了Android系統(tǒng)平臺上原生的OpenGLES對三維模型進行繪制并在窗口中加以顯示。在場景創(chuàng)建方面,借助了常用的建模軟件3DsMax。針對速度問題,研究了場景空間管理、LOD多分辨率模型、場景對象快速調度等多種場景加速技術,并著重對場景空間管理、LOD多分辨率模型的生成以及場景對象調度進行

4、了改進:
　　 (1)面對三維電子地圖所包含了的獨立場景,本文引入并利用一種可調節(jié)八叉樹的機制來應對復雜場景的劃分問題。它是以網格模型頂點分布情況為依據的,這使場景在劃分之后,網格模型可以盡可能地集中在為數不多的場景葉子節(jié)點中。為了提高系統(tǒng)啟動效率,系統(tǒng)采用直接將場景管理對象串行化至外部存儲器,以方便系統(tǒng)下次運行時直接使用。
　　 (2)在網格模型化簡的環(huán)節(jié),提出了利用基于三角形曲率權值并結合基于距離二次誤差測度的化簡方

5、法。在新頂點位置的選取問題上,本文提出了選取條件較為苛刻的頂點可復用選取模式,并結合懲罰機制,復用原始數據頂點的同時,盡可能地維持模型的最初形態(tài)。
　　 (3)在場景調度環(huán)節(jié),提出了基于節(jié)點Morton編碼的調度機制。用戶改變漫游對象位置與方向,該機制可以通過位運算快速查找場景中當前可見的節(jié)點集合,并將該集合添加到后期渲染器的渲染隊列加以繪制顯示。
　　 (4)在碰撞檢測部分,通過并行遍歷模型AABB(Axis-Alig

6、nedBoundingBoxes,軸對齊包圍盒)樹的方式,提高了檢測的效率。
　　 本文以Android操作系統(tǒng)為實驗平臺,利用OpenGLES庫的支持,對上述場景加速算法的可行性進行了實驗驗證。實驗證明,上述方法在能夠降低內存的開銷的同時減少了系統(tǒng)渲染三維模型時需要消耗的時間;場景調度策略在增加了調度的靈活性的同時,執(zhí)行效率也有保證,總體體現為顯示畫面幀率的提高。
　　 論文最后對研究結果進行了簡要的總結,并闡述了今后