畢業(yè)設(shè)計虛擬駕駛模擬系統(tǒng)操控系統(tǒng)模塊設(shè)計-資料下載頁
2025-07-28 07:19本頁面
【正文】 體視變換的過程中，人的雙眼由左右攝像機代替，假設(shè)雙眼的距離為2L。則在虛擬駕駛系統(tǒng)中攝像機所觀察到得景象就是屏幕上顯示的內(nèi)容。 體視變換流程左右眼像圖體視變換的推導(dǎo)過程如下：以實體的某一點作為坐標(biāo)原點建立世界坐標(biāo)系，實體位于場景中而場景則運用世界坐標(biāo)系，所以本地坐標(biāo)需要再世界坐標(biāo)系中進行變換用矩陣表示。世界坐標(biāo)系中的變換包括平移、旋轉(zhuǎn)以及縮放變換。坐標(biāo)變換完成后，需要給觀察者（攝像機）定位。確定攝像機需要三個指標(biāo)：1)攝像機的位置 用點Peye（Peyex，Peyey，Peyez）表示。2)視線方向 定義一個點Pat（Patx，Paty，Patz）視線方向即為攝像機的位置指向該點。觀察坐標(biāo)系的N軸正向就是此視線的方向，N(nx,ny,nz) 為N軸的單位矢量。 N=(PatPeye)/|| PatPeye||3)上方向 觀察坐標(biāo)系的V軸正向用矢量UP（UPx,UPy,UPz）表示，用V(Vx,Vy,Vz)表示Y軸的單位矢量V=UP/||UP||X軸可以通過左手法則來確定方向，用U(Ux,Uy,Uz)表示U軸的單位矢量。U=(V N)/|| V N||上述參數(shù)確定后，以Peye為坐標(biāo)原點，U、V、N分別代表三個坐標(biāo)軸。從世界坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到視空間時需要經(jīng)過正交變換和平移變換。1)正交變換 視坐標(biāo)系2)平移變換視變換矩陣Tv為：要想三位實體在屏幕上顯示還需經(jīng)過投影變換才能完成。這需要設(shè)計一個可視的視棱臺，其前端比后端小且前端為投影面，這樣是攝像機拍攝記得物體變大，遠的物體被縮小，更加符合人眼的觀察景象。圖中設(shè)立方體的x和y方向的邊界值[1，1]，在Z方向中，對應(yīng)于前平面是0，對應(yīng)于后平面是1。 投影變換過程投影變換的過程分為三步：一點透視、平移、縮放。1）一點透視變換矩陣為（Zn代表攝像機與投影平面之間的距離）：2）平移矩陣為（通過在z方向平移Zn，將投影平面的中心平移到原點）：3）縮放矩陣為（把視棱臺縮放為立方體）：其中：則透視投影變換的矩陣Tp為；最屏幕上形成的左右后視鏡即在變換過程中提到左右攝像機（），左 體視變換幾何參右眼的距離為2L。通過在變換舉證中得到的虛擬攝像機的位置可以推導(dǎo)出左右攝像機的具體位置：將得到的左右攝像機的位置公式分別替換視變換矩陣中的Peye就可以求出左右攝像機的視變換矩陣TL、TR：通過這些矩陣就可以渲染左右眼所觀察的景象。4 總結(jié)與展望隨著科技的飛速發(fā)展，虛擬駕駛也日漸進入人們的實現(xiàn)。它不僅能夠滿足駕駛訓(xùn)練的目的而且能減少尾氣的排放，減少場地的占用。在此前提下，本論文主要研究了虛擬駕駛系統(tǒng)中的操控模塊。對于虛擬駕駛的操控模塊進行了如下方面的研究工作： 1）虛擬駕駛系統(tǒng)的開發(fā)方案 根據(jù)桌面虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合Direct圖像建模構(gòu)建虛擬駕駛系統(tǒng)的場景方案，并且提出了系統(tǒng)基本框架和各個組成模塊的開發(fā)方案。2）視景子系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)現(xiàn)實環(huán)境中的物體建筑來模擬虛擬場景，通過體視變換和投影變換矩陣借由虛擬攝像機形成視鏡子系統(tǒng)。3）音響子系統(tǒng)的設(shè)計 虛擬場景中的音效通過音響子系統(tǒng)來實現(xiàn)，增加了虛擬場景的模擬真實度，給駕駛訓(xùn)練提供更好的虛擬環(huán)境。4）操控子系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn) 虛擬駕駛系統(tǒng)的操作通過操控系統(tǒng)來完成，操作的介質(zhì)可以是游戲方向盤也可以使用個人PC機上特定控制鍵。通過這些來完成虛擬車輛的驅(qū)動、轉(zhuǎn)向、制動、加速等。下列為設(shè)計的虛擬場景中的運行效果圖。 對場景進行了線性霧化 對場景進行了指數(shù)霧化 更換了主動駕駛車輛 本文僅僅設(shè)計了虛擬駕駛系統(tǒng)的操控模塊，而且這個系統(tǒng)只能實現(xiàn)一些簡單的行駛功能。虛擬駕駛訓(xùn)練所需的系統(tǒng)軟件要求更加專業(yè)的操控設(shè)計，它不僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)簡單的運行功能，還要能夠在碰到障礙物時出現(xiàn)如現(xiàn)實中一般的損壞還有其它的一些要求，這需要更加高深的學(xué)識。雖然我現(xiàn)在開發(fā)的系統(tǒng)不能完成這些要求但我相信只要我們能夠接觸到更多的知識，補充自己終會有一天能夠?qū)⑺晟撇⑶覟槿嗣穹?wù)的。 [1] 賈連興,韓世剛,汪 ,9（20）：49074909[2] 滕貽健,柴山,荊旭, Inv 2009,6（29）：323325[3] 王玉增,顧英妮，,9（18）：24772479[4] 張吉穩(wěn)，何漢武,10(21):234237[5] 蔡忠法 ，劉大健，章安元. ,6(14):771774[6] 王月姣,[J].中國組織工程研究與臨床康復(fù)，中國組織工程研究與臨床康復(fù) 2010，14(35):64796482[7] 魏明,博士研究生。 曹正清. 汽車駕駛訓(xùn)練模擬器視景系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)主要從事智能交通與計算機傳真、, 8( 4) : 5557[8] ( 自然科學(xué)版) 2007,1(27): 6771[9] 張楠,《微計算機信息》 2007,8(23):254258[10] 馮喬生1，段 鵬2，陳玉華1，劉丹非1 ,8(18):21142118[11] 萬華森,熊堅, 云南昆明??昆明理工大學(xué)學(xué)報( 理工版) 650224 2004,4(29):136138[12] 杜寶江，汪文亮，吳恩啟。基于實車的虛擬駕駛系統(tǒng)硬件設(shè)計方法 上海理工大學(xué) 虛擬制造技術(shù)研究院 華東交通大學(xué)學(xué)報 2009,12（26）：6973[13] 劉慶華1，秦文虎2，林國余2， 1江蘇科技大學(xué) 計算機工程學(xué)院 2東南大學(xué) 儀器科學(xué)與工程學(xué)院 《測控技術(shù)》 2009,7（28）：4655[14]井上薰1,伊藤裕子1,池田由美1,敦子Tanimura1,鈴木啟介2,高橋義行3,鈴木忠志4,Madoka藤5,正弘Tsuchijima6和隆Komeda7 Trial Usage of Rehabilitation System: Simple DrivingSimulator for the Driving Skill Evaluation of People withCerebrovascular Disease: CVD 1東京都立大學(xué),2為老年人的衛(wèi)生保健設(shè)施提供長期護理,3日本東京大學(xué)合作研究中心,4東京泰欣醫(yī)院,5丹波市Aogaki診所,6名古屋市康復(fù)及體育中心,7芝浦工業(yè)大學(xué) ICCHP 2006, LNCS 4061, pp. 943 – 949, 2006[15]馬克Herrlich1,羅納德邁耶1,萊納馬六甲1,和赫爾穆特?？? Development of a Virtual Electric Wheelchair –Simulation and Assessment of Physical FidelityUsing the Unreal Engine 3 1數(shù)碼媒體集團移行區(qū)，不來梅大學(xué)2研究所技術(shù)和殘疾Evangelische（FTB）基金會Volmarstein ICEC 2010, LNCS 6243, pp. 286–293, 20
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