煤矿生产虚拟现实系统的开发谢耀社.pptVIP

学 术 报 告 会 二○○八年十二月十三日 中国矿业大学 谢耀社 主 要 内 容 一、引言 二、模块设计 三、工具软件简介 四、系统开发过程 五、结束语 一、引言 数字矿山 虚拟现实 1. 数字矿山 一、引言 1998年美国前副总统戈尔在美国加利福尼亚科学中心发表了题为：“数字地球：21世纪认识地球的方式”的讲演，提出了“数字地球”概念，引起了科学界的广泛关注。 数字矿山作为数字地球、数字中国的一个重要组成部分，也在中国的采矿业中发挥着越来越大的作用。 数字矿山是在统一的时空框架下，对真实矿山整体及其相关现象的统一理解、表达与数字化再现，是数字矿区和数字中国的一个重要组成部分。 2. 虚拟现实 一、引言 虚拟现实，也称虚拟实境或灵境，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，它利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，用户通过使用各种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流，是一种先进的数字化人机接口技术。 自从虚拟现实技术诞生以来，它已经在军事模拟、先进制造、城市规划/地理信息系统、医学生物等领域中显示出巨大的经济、军事和社会效益。 将虚拟现实技术运用到煤矿生产中无疑具有非常重要的意义，本文运用Maya和Virtools的强大功能实现了煤矿生产虚拟现实生产系统的仿真和漫游。 二、模块设计 煤矿生产虚拟现实系统 地面生产系统 地下生产系统 三、开发工具简介 1. Maya 2. Virtools 1. Maya简介 三、开发工具简介 Maya是美国Autodesk公司出品的世界顶级的三维动画软件，应用对象是专业的影视广告，角色动画，电影特技等。Maya功能完善，工作灵活，易学易用，制作效率极高，渲染真实感极强，是电影级别的高端制作软件。 Maya 集成了Alias/Wavefront 最先进的动画及数字效果技术。它不仅包括一般三维和视觉效果制作的功能，而且还与最先进的建模、数字化布料模拟、毛发渲染、运动匹配技术相结合。 2. Virtools简介 三、开发工具简介 Virtools软件是一款多功能的三维开发软件，由开发模块、生成模块和发布模块组成。 开发模块包括创作应用程序和软件开发工具包。 Virtools Dev是创作应用程序的主要部分，生成模块主要包括行为引擎和渲染引擎。 发布模块主要包括EXE生成器和WEB播放器。 一套具有丰富互动行为模组的即时3D环境虚拟现实与多媒体互动编辑软件 互动行为模组可利用Drag Drop拖放的方式将互动行为模组赋予适当的物件或角色上 Virtools的执行流程 动态计算 处理行为模组 声音 场景着色 四、开发过程 搜集整理资料 系统场景模型建立 系统场景整合 成品发布 1. 资料搜集整理 四、开发过程 煤矿生产系统非常复杂，各个环节紧密相连，为了真实的体现生产过程中的各个环节并且突出重点，必须在开发前以及开发的过程中根据需要进行必要的资料搜集 资料主要包括图片、数据、视频等。只有在对资料进行认真研究的基础上才能使仿真场景和实际现场相接近。同时积极的现场观察也是非常必要的。 2. 系统场景模型的建立 四、开发过程 场景模型是整个虚拟现实系统最直观的部分，场景模型的好坏直接关系到软件运行的快慢和逼真度。 由于虚拟现实系统要求计算机实时计算场景中的所有多边形数据，因此在模型建立的过程中应该在保证场景不失真的前提下力求线条的简约化，应尽量选择多边形建模方法。 在建模的过程中还要注意详略得当，达到有效利用计算机的内存和CPU进行实时交互。 2. 系统场景模型的建立 四、开发过程 场景模型是整个虚拟现实系统最直观的部分，场景模型的好坏直接关系到软件运行的快慢和逼真度。 由于虚拟现实系统要求计算机实时计算场景中的所有多边形数据，因此在模型建立的过程中应该在保证场景不失真的前提下力求线条的简约化，应尽量选择多边形建模方法。 在建模的过程中还要注意详略得当，达到有效利用计算机的内存和CPU进行实时交互。 2. 系统场景模型的建立 四、开发过程 矿山生产系统是一个非常大的场景，因此在建模的过程中作者采用先分别建模最后集中导入的方式。 在建模的过程中还要严格的控制模型比例使其符合真实情况。 模型及场景建立完成以后，给模型的表面加上各种材质并进行纹理贴图。 把初步建成的模型导入到Virtools中进行检验，对不正确和不美观的部分进行不断的修改。 最终利用Virtools Export Plugins插件导出。部分场景分别如图2-图7所示。 地面生产系统 调度生产监控中心 四、开发过程 中央变电所