嵌入式虛擬漫游場景動(dòng)態(tài)生成的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近些年來,作為涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體和人機(jī)接口等技術(shù)的新興技術(shù),針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的研究與應(yīng)用發(fā)展十分迅速。它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于教育、娛樂、建筑設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)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(duì)于導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)品的需求也呈逐年上升趨勢。由于嵌入式導(dǎo)航設(shè)備擁有便于攜帶等諸多優(yōu)點(diǎn),市場前景十分可觀。
　　 電子地圖作為導(dǎo)航設(shè)備的一般功能,目前基本已經(jīng)產(chǎn)品化,但大多嵌入式導(dǎo)航設(shè)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(hào)表達(dá)導(dǎo)航結(jié)果,但是并不能給用戶傳達(dá)一種直觀的認(rèn)識(shí)。嵌入式設(shè)備硬件性能的迅速提升,使得三維圖形處理向嵌入式領(lǐng)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(shí)還能夠在導(dǎo)航過程中給用戶直接的視覺體驗(yàn)。它作為電子地圖的發(fā)展方向,已經(jīng)越來越被人們所關(guān)注,可以說這是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在導(dǎo)航領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　 在三維電子地圖的功能實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié),關(guān)鍵問題之一在于圖像顯示時(shí)幀率的保證。在場景漫游過程中,長時(shí)間的系

3、統(tǒng)響應(yīng)會(huì)讓用戶難以忍受。在嵌入式設(shè)備上如何提高實(shí)時(shí)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(tái)上原生的OpenGLES對(duì)三維模型進(jìn)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(duì)速度問題,研究了場景空間管理、LOD多分辨率模型、場景對(duì)象快速調(diào)度等多種場景加速技術(shù),并著重對(duì)場景空間管理、LOD多分辨率模型的生成以及場景對(duì)象調(diào)度進(jìn)行

4、了改進(jìn):
　　 (1)面對(duì)三維電子地圖所包含了的獨(dú)立場景,本文引入并利用一種可調(diào)節(jié)八叉樹的機(jī)制來應(yīng)對(duì)復(fù)雜場景的劃分問題。它是以網(wǎng)格模型頂點(diǎn)分布情況為依據(jù)的,這使場景在劃分之后,網(wǎng)格模型可以盡可能地集中在為數(shù)不多的場景葉子節(jié)點(diǎn)中。為了提高系統(tǒng)啟動(dòng)效率,系統(tǒng)采用直接將場景管理對(duì)象串行化至外部存儲(chǔ)器,以方便系統(tǒng)下次運(yùn)行時(shí)直接使用。
　　 (2)在網(wǎng)格模型化簡的環(huán)節(jié),提出了利用基于三角形曲率權(quán)值并結(jié)合基于距離二次誤差測度的化簡方

5、法。在新頂點(diǎn)位置的選取問題上,本文提出了選取條件較為苛刻的頂點(diǎn)可復(fù)用選取模式,并結(jié)合懲罰機(jī)制,復(fù)用原始數(shù)據(jù)頂點(diǎn)的同時(shí),盡可能地維持模型的最初形態(tài)。
　　 (3)在場景調(diào)度環(huán)節(jié),提出了基于節(jié)點(diǎn)Morton編碼的調(diào)度機(jī)制。用戶改變漫游對(duì)象位置與方向,該機(jī)制可以通過位運(yùn)算快速查找場景中當(dāng)前可見的節(jié)點(diǎn)集合,并將該集合添加到后期渲染器的渲染隊(duì)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(duì)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(shí)驗(yàn)平臺(tái),利用OpenGLES庫的支持,對(duì)上述場景加速算法的可行性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)證明,上述方法在能夠降低內(nèi)存的開銷的同時(shí)減少了系統(tǒng)渲染三維模型時(shí)需要消耗的時(shí)間;場景調(diào)度策略在增加了調(diào)度的靈活性的同時(shí),執(zhí)行效率也有保證,總體體現(xiàn)為顯示畫面幀率的提高。
　　 論文最后對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行了簡要的總結(jié),并闡述了今后