论文部分内容阅读
EAST装置结构复杂不易接近并且含有很多功能各异的子系统。另外，EAST实验会产生大量工程实验数据，为了便于科学工作者了解装置及相关系统的信息，论文建立了虚拟EAST装置并将尽可能多的与实验相关的信息加入该虚拟系统中。随着虚拟现实技术的发展，通过增强虚拟现实世界的3I(Immersion，Interaction，Imagination)特征来提高用户在虚拟世界中的感观质量成为一个虚拟现实系统是否成功的重要因素，因此将自由立体显示器和自然人机交互引入虚拟EAST系统中，使得用户在不借助任何外界设备的情况下如身临其境般感受EAST装置的内外部结构特征和相关实验信息。 本文搭建了自由立体显示硬件环境，利用自由立体显示设备显示虚拟EAST场景，使虚拟场景更具沉浸感、交互性和构想性。使用跨平台的QT应用程序框架和可视化工具包VTK结合开发虚拟EAST与数据可视化软件系统，该系统包含虚拟场景显示、模型查看、数据可视化、交互控制等基本功能。针对系统各部分功能需求，本文详细介绍了虚拟场景构建、虚拟场景交互控制与实现方式、数据可视化实现及数据格式规范、工程管理手段等。 EAST装置模型是虚拟EAST与数据可视化系统中虚拟场景的主体，为了满足不同系统的开发需求，在预处理阶段将装置模型保存为多种三维模型格式文件;当装置需要升级改造时，虚拟EAST系统需要对升级改造的装置模型进行更新。随着虚拟EAST与数据可视化系统开发人员的增加和系统复杂性的提高，EAST模型及数据的不断增加和发展，以及数据共享的网络化趋势，传统模式下的对模型和数据的管理凸显出极大的缺陷。无论是对原始模型和转换模型的存储，还是对不定期搜集到的数据的入库，系统开发人员都是各自独立进行，无法及时共享信息。在使用和维护模型及数据的过程中，存在模型及数据没有及时更新、更新的模型及数据无法实时共享、模型及数据安全性得不到保障等问题。针对上述问题，本文设计并建立了统一的入口方便查看和管理装置模型和数据，以促进虚拟EAST与数据可视化系统的开发人员之间的相互协作，实现数据共享。 本文的主要贡献有: 1.设计和实现了基于自由立体显示的虚拟EAST与数据可视化系统——ASEAST。本文基于QT框架和VTK工具库搭建了虚拟EAST与数据可视化系统，并结合自由立体显示设备为用户提供了可交互的软硬件系统。 2.实现了等离子体柱数据可视化、二维磁场数据可视化和温度数据可视化。并提出满足系统可视化需求的一般格式，用户可根据一般格式组织数据并进行可视化。 3.构建了虚拟EAST模型及数据管理系统，为模型、数据的管理和共享提供统一平台。