畢業(yè)設(shè)計虛擬駕駛系統(tǒng)的場景設(shè)計模塊-文庫吧
2025-07-12 15:55 本頁面
【正文】 動駕駛汽車的控制和虛擬場景中車輛運動狀態(tài)的表現(xiàn) 虛擬駕駛系統(tǒng)中的主動駕駛車輛受相關(guān)人員輸入的控制，能進(jìn)行簡單的轉(zhuǎn)向；前進(jìn)、倒車等駕駛運動。車輛的運動規(guī)律應(yīng)符合實際車輛的運動規(guī)律。（6）．后視鏡的實現(xiàn) 主動駕駛車輛在不斷行駛的過程中，能控制車輛的后視鏡是不是顯示，并可通過后視觀察車輛后方的情況。（7）．各種天氣情況的模擬，場景霧的實現(xiàn)等 對虛擬場景進(jìn)行霧化，增加場景的沉浸感和真實感，并產(chǎn)生真實的感覺。（1）視景子系統(tǒng) 是利用電腦利用計算機實時圖像生成的車輛行駛過程中相關(guān)人員所看到的虛擬場景，如道路、交通標(biāo)識、建筑物、行人、車輛寵物等。這是本課題研究最主要的部分之一。（2）控制操控子系統(tǒng)。在虛擬駕駛過程中我們要通過計算機輸入設(shè)備來控制車輛的各種行速動作，如前進(jìn)，后退，轉(zhuǎn)彎，加速等。這就是這個系統(tǒng)的主要功能。 （3）音響子系統(tǒng)。本系統(tǒng)負(fù)責(zé)模擬車輛不斷行速過程中的發(fā)出的各種聲音，如發(fā)動剎車的摩擦聲，車輛的喇叭聲音等，有了聲音才使得系統(tǒng)更加的具有真實感能達(dá)到更好的模擬效果（4）車輛運動學(xué)子系統(tǒng)使得電腦軟件可以更真實的模擬車輛的運動，相關(guān)人員輸入操作信息傳入到汽車動力學(xué)模塊中，由模塊根據(jù)輸入的相關(guān)信號計算出主動駕駛車輛的運動情況。本文采用微軟的Visual C++.NET和DirectX進(jìn)行的系統(tǒng)開發(fā)。三維圖形的處理是本課題的核心部分，基本結(jié)構(gòu)包括圖形設(shè)備初始化、系統(tǒng)消息處理圖形的繪制和渲染、和設(shè)備資源釋放四個部分。在編寫程序的過程中，這四個部分由以下的幾個回調(diào)函數(shù)實現(xiàn)：n IsDeviceAcceptable 用于判斷圖形設(shè)備的支持方式n ModifyDeviceSettings 用于修改圖形設(shè)備的設(shè)置n OnCreateDevice 圖形設(shè)備創(chuàng)建與初始化n OnResetDevice 圖形設(shè)備的復(fù)位n OnFrameMove 當(dāng)前幀改變的操作n OnFrameRender 渲染當(dāng)前幀的圖像n MsgProc 系統(tǒng)消息處理n KeyboardProc 鍵盤消息處理n OnGUIEvent 用戶界面消息的處理n OnLostDevice 圖形設(shè)備丟失處理n OnDestroyDevice 圖形設(shè)備釋放處理下面是幾個回調(diào)函數(shù)的調(diào)用順序：程序啟動：InitApp →MsgProc →IsDeviceAcceptable →ModifyDeviceSettings →OnCreateDevice →OnResetDevice →渲染主循環(huán) 渲染主循環(huán)：OnFrameMove →OnFrameRender 改變設(shè)備：ModifyDeviceSettings →OnLostDevice →根據(jù)需要調(diào)用OnDestroyDevice→ OnResetDevice→ 渲染主循環(huán) 繪制生成虛擬駕駛系統(tǒng)虛擬駕駛系統(tǒng)建模世界坐標(biāo)系下的虛擬駕駛系統(tǒng)模型視圖坐標(biāo)系下的虛擬駕駛系統(tǒng)模型虛擬駕駛系統(tǒng)可視區(qū)域的確定可視三維區(qū)域顯示到屏幕光照處理圖形紋理世界坐標(biāo)變換取景變換投影變換視區(qū)變換紋理映射、光柵化處理3視景子系統(tǒng)的設(shè)計虛擬駕駛場景的的建立是本課題的主要內(nèi)容，虛擬駕駛需要虛擬場景，虛擬場景的建立需要一個相關(guān)的計算機技術(shù)的幫助。Microsoft DirectX 是這樣一組技術(shù)：它們旨在使基于 Windows 的計算機成為運行和顯示具有豐富多媒體元素（例如全色圖形、視頻、3D 動畫和豐富音頻）的應(yīng)用程序的理想平臺。虛擬駕駛需要不斷的對場景更新，生成連續(xù)不斷的汽車駕駛場景。虛擬的實景一般包括下面幾個部分。（1）. 行駛的道路，包括直道、彎道、坡道、橋梁等。 （2）. 交通標(biāo)線和標(biāo)志，即在道路上設(shè)置的各種交通標(biāo)線和標(biāo)志牌。 （3）. 交通場景基礎(chǔ)設(shè)施，包括：道路兩旁的隔離欄、景物（樹、草、建筑等） 、天空、遠(yuǎn)景等。 （4）. 其他車輛和行人，這是按一定交通模型設(shè)置的在內(nèi)由于場景非常復(fù)雜，數(shù)據(jù)量很大，所以必須對場景有一個合理的規(guī)劃和設(shè)計，以達(dá)到仿真程序運行的實時性的要求。場景設(shè)計遵循以下的原則：（1）．視景系統(tǒng)中的模型根據(jù)系統(tǒng)的要求進(jìn)行劃分，在效率和精細(xì)程度中尋找一個平衡，不因為太細(xì)增加系統(tǒng)的工作量，也不會為太粗降低沉浸感。（2）．場景中合理應(yīng)用紋理來降低系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，并增減虛擬場景的逼真度。（3）．場景中的動態(tài)模型和靜態(tài)模型分別建立。操控動態(tài)模型時不影響靜態(tài)模型，并且靜態(tài)模型之間也不相互干涉。依據(jù)場景設(shè)計相關(guān)原則，需要逐步建立場景，下面建立場景的步驟1．場景規(guī)劃。首先我們要規(guī)劃建立一個什么樣的虛擬場景，包括什么樣的道路，建筑物，場景中汽車和行人的各種情況。合理的場景規(guī)劃能使人更容易沉浸到虛擬場景中去。本系統(tǒng)的建立的場景主要是城市的場景，設(shè)計了各種樓房、草地、十字路口的道路、湖泊等。2．紋理素材的準(zhǔn)備。紋理的質(zhì)量是否優(yōu)秀對虛擬環(huán)境的真實程度有很大的影響。在建模前，我們應(yīng)考慮好需要的紋理素材，建筑物、道路等素材是否可以使用數(shù)碼相機采集相關(guān)的物體的表面紋理照片，數(shù)碼相機的圖片一般以JPG格式來存儲，DirectX支持這種紋理格式，對于不符合要求的紋理圖片，可以使用圖像處理工具進(jìn)行加工，一般可以通過Photoshop的相關(guān)軟件來完成處理過程。場景中大量使用了紋理，形象的樓房，樓房差異，都是用紋理來描述的，路面，草地，路面標(biāo)識等等，都采用了紋理貼圖。3．建立三維模型。三維物體是實現(xiàn)空間立體和真實感的重要部分，但是計算機硬件對圖像處理能力有限，為了減少系統(tǒng)的內(nèi)存，環(huán)境中的物體采用簡化的結(jié)構(gòu)，添加紋理貼圖來增加真實的感覺。在3DS MAX 三維圖形處理軟件中將模型建立之后，可以通過DirectX的接口插件在3DS 。但由于插件會將模型以三角形列的形式導(dǎo)出，模型文件數(shù)據(jù)量很大，因此我們選擇3D Exploration這個圖形轉(zhuǎn)換軟件作為3D模型的導(dǎo)出工具。3D Exploration可以將模型以三角形帶或三角形扇的形式導(dǎo)出，數(shù)據(jù)量會減少很多，便于在程序中讀取和實時顯示，導(dǎo)出
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