立交橋三維虛擬場景漫遊
軟件開發
作者：楊恩源 郭淑俊
摘 要 立交橋三維虛擬場景漫遊是對立交橋的三維虛擬場景建模與指定路徑的實時漫遊，該項目可以應用在三維車載導航、城市規劃、城市信息化交通網絡、遊戲、橋梁設計、電影等領域，具有一定的學術價值和應用價值。
關鍵詞 立交橋 三維 虛擬場景
中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A
1 項目學術價值
該項目是立交橋三維虛擬場景建模與指定路徑的實時漫遊，基於圖像的繪製技術，應用三維視景仿真建模軟件（MultiGen Creator）和三維實時仿真軟件（MultiGen Vega）對場景建模和路徑漫遊，相對於傳統的基於多邊形繪製技術具有更加簡單的三維建模工作，同時使場景更加真實，圖形生成速度更快。利用高性能的計算機、計算機圖形學及紋理技術，對立交橋場景建模和路徑的實時漫遊，使計算機圖形學、計算機視覺、虛擬實時漫遊等理論知識得到深入和完善。對立交橋虛擬場景建模的研究者具有一定的參考價值。
2 應用價值
應用領域：三維車載導航、城市規劃、城市信息化交通網絡、遊戲、橋梁設計、電影等虛擬場景，通過虛擬技術實現，減少了人力、物力、財力等直接的損失。在現實生活中，可以應用到基於二維電子地圖的車載係統，提供一個交互式的高逼真的虛擬場景，有效解決了司機們在複雜道路交叉口麵對簡單的路徑引導無能為力的現狀。同時對立交橋橋麵維護進行場景虛擬，大大減少了政府的財務支出。
3 具體研究
3.1 研究目標
利用微型計算機設計出立交橋三維虛擬場景漫遊仿真軟件，實現對立交橋三維虛擬場景建模和路徑的實時漫遊。
3.2 研究內容
（1）對現實中，某座立交橋的設計方式的簡單分析；（2）對這座立交橋上的各個路線的簡單分析；（3）建立立交橋三維虛擬模型，分別對四個橋麵段建模；（4）對立交橋周圍部分環境的建模，包括樹木、標誌性性建築等；（5）基於道路中心線的指定路徑實時漫遊實現。
3.3 研究方法
（1）基於計算機圖形學，應用MultiGen Creator，建立基於圖像繪製的立交橋場景模型，對直線橋麵段、下坡彎道橋麵段、平直下坡橋麵段、平直彎道橋麵段四個模型的建立；（2）為了增加立交橋三維虛擬的逼真性，對立交橋周圍部分景物場景建模，樹木、建築物；（3）對立交橋上車輛各個路線的分析，建立汽車在立交橋上指定路徑的實時漫遊；（4）最後對立交橋虛擬漫遊軟件測試，保證其的逼真性和穩定性。
4 創新點
基於圖像繪製技術構建三維的立交橋仿真模型，使得虛擬場景更具逼真性、交互性。利用微型計算機將現實與虛擬結合起來，對立交橋及其周圍環境進行完美仿真。同時在微型計算機中將成果生成軟件，並應用於汽車導航係統當中，彌補了汽車導航係統在立交橋複雜路口的不足之處。
5 特色
該項目是計算機圖形學與計算機視覺的結合，一方麵能促進這兩門交叉學科理論知識的深入發展和完善，另外，該項目使虛擬場景在美觀的基礎上更具逼真，在仿真領域取得了新的突破。
6 關鍵技術
第一、基於圖像繪製技術的三維立交橋及其周圍環境的建模；第二、應用三維視景仿真建模軟件（Multi Creator）對立交橋場景模擬中直線橋麵段、下坡彎道橋麵段、平直下坡橋麵段、平直彎道橋麵段四個模型的建立；第三、橋麵建模當中要求橋麵兩端的參考線為共麵平行或交錯平行，因此在建立交橋麵參考線時使用創建平行線的工具來保證參考線的絕對平行；第四、兩段橋麵連接時，為了保證橋麵之間的圓滑過渡要求，第一橋麵段的出口坡度參數與第二橋麵段的入口坡度參數一致；第五、在繪製過程中的紋理技術、動態生成視點替用特效技術和處理技術；第六、應用三維實時仿真軟件（MultiGen Vega）對指定路徑的實時漫遊的具體實現，包括創建立交橋對象、添加汽車場景、設置碰撞檢測、設置運動方式、創建角色對象、設置角色對象運動方式、設置漫遊路徑、設置路線導航器、指定漫遊路徑實現路徑的實時漫遊；第七、後期的繪製、渲染、檢測及維護。