汽车驾驶仿真系统碰撞及渲染子系统的研究

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汽车驾驶仿真系统是一种能够模拟三维虚拟环境及实际汽车驾驶情况的系统,对驾驶者的驾驶技能的提高、驾驶经验的补充及交通安全的维护有着极大的促进作用,其节能、安全、高效、自由的特点使得该系统有着广阔的应用前景。碰撞检测和视景渲染是汽车驾驶仿真系统的重要组成部分,前者的主要作用是检测运动汽车与模型对象间是否发生碰及碰撞发生后应采取的反应,后者的主要是用于生成虚拟场景,对驾驶者的视觉进行模拟。这两者的实时性、交互性和沉浸感是汽车驾驶仿真系统的重要性能指标。因此,研究汽车驾驶仿真系统,提高碰撞检测的实时精确性及视景渲染的逼真度具有极大的研究意义。本文根据课题的需要及要求,将研究重点放在实时碰撞检测与多通道视景生成渲染方面,通过研究、分析,本文主要做了以下工作:首先,对现有的经典碰撞检测算法进行了研究,分析对比不同碰撞检测算法较为适用的范围、优缺点以及在汽车驾驶仿真中的局限性,为基于投影点的碰撞检测算法的研究与实现奠定了基础。其次,提出了基于投影点的碰撞检测算法,通过减少参与计算数据量,有效地提高了碰撞检测的实时性及准确性。再次,采用基于OSG场景图的多通道视景生成渲染方式,通过6通道设计,增加了视景仿真的逼真度与沉浸感。最后,实现了碰撞检测与视景生成的结合,提高了驾驶者的真实感与沉浸感。实验结果表明:基于投影点的碰撞检测算法更适合于汽车驾驶仿真系统,它针对场景组建特性,有效利用已有数据,减少重复计算,能在一定程度上提升效率。6通道的场景仿真设计,为驾驶者提供了多角度的场景观察,有效地提高了汽车驾驶仿真系统的真实度。
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