基于智能化身的移動虛擬現(xiàn)實技術及其應災導航應用研究.pdf

1、虛擬現(xiàn)實(VirtualReality，簡稱VR)及其衍生技術是基于計算機和有線網(wǎng)絡的，它們正在極大地改變著人類的生活和工作方式，代表了下一代計算機交互界面的發(fā)展方向。目前，兩種技術的進步正促使VR及其衍生技術向一個新的方向——移動虛擬現(xiàn)實(MobileVirtualReality，簡稱MVR)發(fā)展：其一是移動設備(譬如：智能手機、PDA等)的計算能力發(fā)展迅猛，已經(jīng)能夠勝任個人移動數(shù)據(jù)處理終端的角色；其二是無線網(wǎng)絡通訊技術(譬如3G，W

2、i-Fi等)也獲得了飛速發(fā)展，其帶寬得到了很大提高。本文以此為背景，為MVR注入智能化身(IntelligentAvatar，簡稱IA)的理念，提出了基于IA的MVR(IA-basedMVR，簡稱IA-MVR)技術，并對其展開深入研究。此外，本文還以突發(fā)事件發(fā)生時錯誤的逃生路徑是造成不必要人員傷亡的主要原因之一為背景，針對性地提出了一種基于IA-MVR技術的應災導航解決方案。本文的研究內容主要集中在兩個方面，即：IA-MVR技術研究和基

3、于IA-MVR的應災導航應用研究，而對IA-MVR的研究又分為IA-MVR總體設計、面向移動設備的移動虛擬現(xiàn)實引擎(MVREngine，簡稱MVRE)之關鍵技術研究以及第三人稱渲染模式/第一人稱渲染模式(ThirdPersonRenderingMode/FirstPersonRenderingMode，簡稱TPRM/FPRM)的實現(xiàn)和對應模式下的IA渲染。本文在對上述內容的研究中，主要涉及如下的關鍵技術和方法： ●在對IA-MV

4、R技術的研究中，本文對其進行了總體設計，包括：第一，闡明了IA-MVR技術的概念、特征以及要素。第二，提出了面向MVR的IA模型。該模型通過角色賦予IA所能實現(xiàn)的功能和所需完成的任務，而角色由任務定義、由任務的解決方案控制。此外，這個模型還具有一個感知器件和一個通訊器件，用于IA對外部環(huán)境的感知和反饋。第三，設計了IA-MVR的總體架構。該架構可以利用無線網(wǎng)絡通訊實現(xiàn)IA-MVR需求的分布式或遠程服務功能。 ●在對IA-MVR的

5、可視化模塊MVRE的研究中，本文搭建了一種面向移動設備的MVRE架構，并提出了一種基于設備感知的異構體系數(shù)據(jù)處理方案，以便實現(xiàn)一套基礎數(shù)據(jù)，適應多異構機的目的；針對室外場景，本文采用了基于興趣道路的街區(qū)組員數(shù)據(jù)調度模式來進行場景圖組構，并提出了一種基于XML語法的路網(wǎng)描述語言(RoadNetworkDescribedLanguage，簡稱RNDL)描述路網(wǎng)；最后引用背光燈衰減節(jié)電思想，提出了一種適用于IA-MVR系統(tǒng)的、基于電量感知的節(jié)

6、電解決方案以提高設備的續(xù)航能力。 ●在對TPRM/FPRM及對應的IA渲染的研究中，本文提出一種稱為過渲染的方法來實現(xiàn)TPRM，這種方式以紋理實現(xiàn)場景的TPRM圖，并通過過渲染方式加速，取得了較高的幀速率；針對過渲染方法無法表現(xiàn)IA的位姿，本文引用OpenVG實現(xiàn)IA的二維矢量圖(VectorGraphics，簡稱VG)繪制，很好地彌補了這一缺陷；FPRM下，針對目前移動設備渲染IA的幾何模型吃力的現(xiàn)象，本文嘗試性地采用了基于I

7、mpostor技術、結合分布式渲染實現(xiàn)了IA的繪制，取得較好效果。 ●在對基于IA-MVR的應災導航的研究中，本文提出利用IA作為導航指示的模式，該模式真實感強、辨識度高；對于路徑規(guī)劃，提出了基于多級路障信息片的動態(tài)最優(yōu)路徑規(guī)劃算法，用以實現(xiàn)導航功能；對于IA的感知器件，實現(xiàn)了距離感知和速度感知功能，使得應災導航更人性化；最后，對路徑投放采用了嗅點集優(yōu)化方法，以減小對無線網(wǎng)絡帶寬的占用。 本文的研究不僅構建了一個較為通用