虛擬現(xiàn)實(shí)論文虛擬現(xiàn)實(shí)論文

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1、虛擬現(xiàn)實(shí)論文虛擬現(xiàn)實(shí)論文論虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用摘要：針對(duì)礦井通風(fēng)中存在的一些問(wèn)題，本文運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的可控與可視化進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)礦井巷道和通風(fēng)設(shè)施數(shù)據(jù)的全面數(shù)字化，提供了良好的視覺(jué)和交互的方式，為礦井的通風(fēng)安全提供了輔助決策功能。虛擬人能在虛擬巷道中“行走”、“觀察”、“控制”設(shè)備，在關(guān)鍵的地方作出決策。關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；礦井通風(fēng)；應(yīng)用引言：通風(fēng)系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，而影響礦井通風(fēng)系統(tǒng)的因素很多，并具有制約性和隨機(jī)性，為保證通風(fēng)系統(tǒng)正常工作，必須科學(xué)地設(shè)計(jì)和管理。虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)，實(shí)際上

2、是一種可創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它是以仿真的方式給用戶(hù)創(chuàng)造一個(gè)實(shí)時(shí)反映實(shí)體變化與相互作用的三維世界，并通過(guò)頭盔顯示器(HMD)數(shù)據(jù)手套等輔助傳感設(shè)備，提供給用戶(hù)一個(gè)觀測(cè)與該虛擬世界交互的三維界而，使用戶(hù)可以直接參與并探索仿真對(duì)象在所處環(huán)境屮的作用與變化，它具有多媒體信息感知性、沉浸感、交互性、自主性等特點(diǎn)。?、系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)近年來(lái)，開(kāi)發(fā)系統(tǒng)軟硬件發(fā)展很快，基于OpenGL的高層開(kāi)發(fā)包如Openinventor等極大地方便了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)?？紤]到動(dòng)態(tài)建模和虛擬現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)，將二者很好地結(jié)合起來(lái)，要做到界面友好、模型參數(shù)修改方

3、便、顯示數(shù)據(jù)自然直接等，軟件應(yīng)該是高度模塊化和可擴(kuò)展的,并且具有良好的開(kāi)放性。為了達(dá)到這一目的，系統(tǒng)采用基于組件的軟件開(kāi)發(fā)模式，組件之間僅僅通過(guò)接口進(jìn)行交互，采用客戶(hù)——服務(wù)器模式。接口根據(jù)是提供服務(wù)還是請(qǐng)求服務(wù)分為調(diào)出接口和調(diào)入接口2類(lèi)。根據(jù)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，該系統(tǒng)被劃分為事務(wù)控制、虛擬環(huán)境建模、風(fēng)網(wǎng)解算、虛擬環(huán)境漫游與交互等幾個(gè)部分。二、事務(wù)控制組件事務(wù)控制組件是整個(gè)系統(tǒng)的控制中樞，是實(shí)現(xiàn)駕馭式計(jì)算的基礎(chǔ)，它記錄了每個(gè)模塊的狀態(tài)參數(shù)和運(yùn)行階段，控制著其它各模塊的通信，并且可控制各個(gè)模塊的運(yùn)行如中止、啟動(dòng)。該組件的核心是一個(gè)

4、運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)機(jī)，它是-個(gè)有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)，在交互服務(wù)傳送來(lái)的事件的驅(qū)動(dòng)Z下，從系統(tǒng)的狀態(tài)空間的一個(gè)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移到狀態(tài)空間的另一個(gè)結(jié)點(diǎn)，自動(dòng)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的過(guò)程也是本系統(tǒng)的運(yùn)行的過(guò)程。各模塊運(yùn)行到-淀的階段都要向事務(wù)控制組件報(bào)告各自的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)某個(gè)組件需要其他組件提供的服務(wù)時(shí)，事務(wù)控制組件負(fù)責(zé)定位提供服務(wù)的組件，并傳送請(qǐng)求。三、虛擬環(huán)境建模虛擬環(huán)境建模方法分為基于圖像和基于景物幾何兩大類(lèi)。前者是以虛擬景觀瀏覽為目的，用專(zhuān)用全景攝影機(jī)或者普通照相機(jī)拍攝的照片等為素材、利用圖像數(shù)字化變形技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上生成與實(shí)際視覺(jué)效果相一致的虛擬世界。

5、該方法須采用圖像透視變換、圖像拼合、圖像變形、圖像合成與裁剪等技術(shù)，用二維圖像描述三維世界。與兒何模型場(chǎng)景的真實(shí)感圖形生成算法相比，其計(jì)算量較小，也不受場(chǎng)景復(fù)雜度的限制，幾對(duì)硬件的要求也不及兒何建模那樣高，還可以在微機(jī)上實(shí)現(xiàn)。為增加場(chǎng)景的真實(shí)性，礦井虛擬環(huán)境采用圖像與景物兒何兩者相結(jié)合的虛擬環(huán)境建模方法來(lái)完成。（-）巷道建模巷道模型應(yīng)根據(jù)煤礦地圖、巷道圖、巷道照片數(shù)字化建模，能記錄巷道的設(shè)計(jì)參數(shù)，能精確表達(dá)局部巷道的空間形態(tài)，以便表現(xiàn)礦井巷道的整個(gè)概貌虛擬環(huán)境中的巷道模型主要包括巷道信息數(shù)據(jù)的獲取和預(yù)處理。在巷道建模過(guò)程中，

6、將巷道分解為點(diǎn)、弧段、巷道斷面及局部巷道個(gè)組成部分。巷道是由-系列的局部巷道組成；局部巷道則由巷道屮心線(xiàn)弧段和巷道斷面來(lái)表達(dá)。（二）設(shè)備建模井下設(shè)備采用兒何建模，對(duì)于外形輪廓接近矩型的建筑物和設(shè)備，可以用事先拍攝的該建筑物及設(shè)備各個(gè)立面的照片作材質(zhì)貼圖，貼在矩形簡(jiǎn)易建模的外表面。（三）虛擬人建模虛擬人采用獨(dú)立運(yùn)動(dòng)單元與活動(dòng)關(guān)節(jié)膠接結(jié)構(gòu)，由20個(gè)不同曲面和二角形描述的運(yùn)動(dòng)單元、11個(gè)曲面描述的關(guān)節(jié)、2個(gè)具有復(fù)雜自由度的手和一個(gè)表情及口型驅(qū)動(dòng)的而部組成?；谟?jì)算復(fù)雜性和虛擬人的實(shí)時(shí)性，獨(dú)立運(yùn)動(dòng)單元釆用三角形描述。在虛擬環(huán)境中主要

7、通過(guò)游戲桿控制虛擬人的方向與速度。對(duì)于虛擬人的姿態(tài)。四、虛擬環(huán)境漫游與交互對(duì)虛擬環(huán)境進(jìn)行漫游實(shí)際上就是在場(chǎng)景中設(shè)置…個(gè)照相機(jī)，用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)或鼠標(biāo)改變照相機(jī)的各種參數(shù)，系統(tǒng)繪制在當(dāng)前照相機(jī)參數(shù)下所成的圖像。漫游過(guò)程要用到常用的技術(shù)，如視見(jiàn)體裁減、可見(jiàn)性刪除和背面多邊形刪除等等。虛擬通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了3種漫游方式：自動(dòng)漫游，查詢(xún)式漫游，交互式漫游。在漫游過(guò)程中進(jìn)行的碰撞檢測(cè)，其…是根據(jù)巷道的四壁對(duì)攝像機(jī)高度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，避免在交互式漫游過(guò)程中發(fā)生鉆入煤層的現(xiàn)象。其二是根據(jù)建筑物和設(shè)備的輪廓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，防止“穿墻”而過(guò)的現(xiàn)象。結(jié)束語(yǔ)：虛擬現(xiàn)

8、實(shí)技術(shù)具有實(shí)用性、真實(shí)性和靈活性，它在礦井通風(fēng)領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景，可讓決策者提前看到?jīng)Q策的仿真結(jié)果，肯定設(shè)計(jì)屮的成功之處，改正設(shè)計(jì)屮的缺點(diǎn)，避免設(shè)計(jì)的不合理所造成巨人的損失。實(shí)踐證明，能較好地適應(yīng)礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性的動(dòng)態(tài)管理，能及吋給出定量評(píng)價(jià)結(jié)果，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出整改措施，使管