汽車駕駛模擬視景仿真系統(tǒng)中關(guān)于模型建立

1、 汽車駕駛模擬視景仿真系統(tǒng)中關(guān)于模型的建立張侃（山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030031）摘要：地形地貌的建立是整個(gè)汽車駕駛訓(xùn)練模擬器視景系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)庫建立的第一步，主要在于表現(xiàn)虛擬環(huán)境的整體輪廓。它包括了大量的房屋，行車道、樹，交通標(biāo)志等，是體現(xiàn)汽車駕駛訓(xùn)練模擬器視景系統(tǒng)真實(shí)沉浸感的主要部分。關(guān)鍵詞：汽車駕駛模擬 模型建立 地形地貌的建立是整個(gè)汽車駕駛訓(xùn)練模擬器視景系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)庫建立的第一步，主要在于表現(xiàn)虛擬環(huán)境的整體輪廓。整個(gè)視景系統(tǒng)模型包括了大量的房屋，行車道、樹，交通標(biāo)志等，是體現(xiàn)汽車駕駛訓(xùn)練模擬器視景系統(tǒng)真實(shí)沉浸感的主要部分，這部分是根據(jù)景物的不同文化特征標(biāo)志來安排顯示順序。最

2、外面的部分，這個(gè)區(qū)域主要用作山路和高速公路專項(xiàng)訓(xùn)練，因而模型包括了懸崖峭壁和丘陵等不同類型的山脈，高速公路一帶則比較平坦。一、 2D物體模型的建立2D模型一般為行車道、人行道、天空、房屋、草地等路邊景色。建模時(shí)將整個(gè)場景地面建為一個(gè)XmXm的正方形，然后在將其細(xì)化為不同的幾個(gè)等級(jí)區(qū)域。比如建一條道路模型，如果是在已經(jīng)建成的地面之上進(jìn)行，道路模型就將被地面模型覆蓋掉而不能顯現(xiàn)出來。一種避免它們之間遮擋的處理方法是在建模時(shí)要注意他們的先后順序，讓它們錯(cuò)開一定的距離，這樣由于存在先后顯示關(guān)系，就不存在相互之間的遮擋；另一種處理的方法是使用模型的樹型層次結(jié)構(gòu)，將道路（面）設(shè)為地面的子面來解決（子面的顯

3、示先于父面）。完成后的模型如圖1所示。圖1道路模型二、3D物體模型的建立3D物體模型是體現(xiàn)空間三維造型、立體感和真實(shí)感最關(guān)鍵的部分，這部分物體模型包括建筑物、樹木、車輛、交通標(biāo)志、路況等。對于3D物體的建模，需要考慮怎樣劃分BSP(Binary Space Partitioning)樹，以確定正確的遮擋關(guān)系。比如在建立樹的模型時(shí)，因所使用的透明紋理都是二維平面的，而且在有的方向上是不可見的，所以要體現(xiàn)出三維立體感就必須選用適當(dāng)?shù)奶幚矸椒?。為了在各個(gè)角度都能看到整棵樹，建模時(shí)，我們可以使用兩個(gè)面垂直正交，這樣就將這兩個(gè)相交面分成了各為900的四個(gè)部分，然后再對這兩個(gè)面進(jìn)行紋理處理，通過這種方法建

4、立的樹的模型在當(dāng)前通道的任何方向上都是可見的。可是這并不能保證該模型在后視鏡等通道中也能完全可見，因此我們還需要對剛才的兩個(gè)面作進(jìn)一步的處理。仍然選取剛才建立的兩個(gè)平面，在其相反方向再進(jìn)行一次同樣的處理。通過上述方法處理的模型無論在任何通道和方向上都是實(shí)時(shí)可見的。圖2為建模完成后樹的模型。圖2 樹的模型同時(shí)，我們還要建立很多的3D立體圖形，要構(gòu)成我們的虛擬場景，比如房子，路燈，山等等眾多的建筑物。例：圖4-3 是在MultiGen Creator 2.5中建立的一個(gè)簡單的模型。首先建立一個(gè)新的2D平面然后定點(diǎn)建立模型的2D平面 然后對其進(jìn)行垂直的拉伸，達(dá)到你需要的高度。 以上就是簡單的建模步驟

5、。所以在設(shè)計(jì)建筑物模型時(shí)，對于一些標(biāo)志性的建筑物模型，對墻、門、窗等都分別進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)和劃分，而對于普通的建筑物在則將墻、門、窗視為一體處理，這樣就可以減少大量的多邊形，大大減少了場景的復(fù)雜程度。山的建模也是采用相類似的方法。圖3是建筑物模型。 圖3 建筑物模型三、紋理的生成紋理的生成是用數(shù)碼相機(jī)等攝錄設(shè)備收集需要貼合建筑物或者是草地等等面上的圖片資料，經(jīng)過掃描后用Photoshop軟件對其進(jìn)行簡單處理，然后從中挑選出可利用的紋理圖片，再對一些紋理（比如建筑物或者樹）進(jìn)行透明等特殊處理，同時(shí)還為每一個(gè)紋理建立相應(yīng)的系統(tǒng)標(biāo)識(shí)符以區(qū)別于其它紋理，最后建立一個(gè)紋理索引庫供紋理處理時(shí)調(diào)用。四、紋理

6、的貼合 當(dāng)眾多的建筑物和道路模型都建立好時(shí)，為他們帖上相應(yīng)的文理就成了很重要的事情，貼紋理是既精細(xì)又龐雜的一項(xiàng)工程，下面是帖紋理的具體步驟： 1：首先選中物體，打開creator,選擇palettes選項(xiàng)，其中有Texture選項(xiàng)便可以選擇喜歡和適當(dāng)紋理！ 2：要給物體帖合時(shí)，需要打開creator窗體右邊的texture變可以為你選中的物體帖上紋理，其中有為面帖，為整體帖和為球體帖等多種選擇。 3：當(dāng)你為物體帖好之后需要進(jìn)入VIEW中選中DRAW就可以顯示出你的紋理。例：4-3中紋理的貼合首先選中建筑物的一個(gè)平面，然后在Plalettes選項(xiàng)中選擇Texture選項(xiàng)，彈出紋理選擇框。然后讀取

7、紋理的存檔文件，然后對所選的面進(jìn)行貼合。其他平面以此類推。這就是對建筑物的簡單文理貼合。如下圖1.選中圖中的選項(xiàng)打開紋理讀取框2.讀取紋理3.選種合適的紋理之后對一個(gè)面進(jìn)行貼合 4.下圖為三點(diǎn)定點(diǎn)貼合紋理，如果所貼面比較復(fù)雜可以使用四點(diǎn)定點(diǎn)進(jìn)行貼合。5如果紋理密度不符合要求，可以選擇此項(xiàng)對紋理密度進(jìn)行編輯。6下圖就是達(dá)到理想密度之后紋理的貼合。五 、系統(tǒng)模型的集成前面建立的模型多數(shù)都是單個(gè)獨(dú)立的，還沒有集成到整個(gè)場景的系統(tǒng)模型中去。雖然在建模時(shí)已經(jīng)對單個(gè)模型在場景中的層次和顯示問題作了一些考慮，但仍沒有從整個(gè)系統(tǒng)的角度出發(fā)考慮系統(tǒng)的要求，因此，在系統(tǒng)模型的集成階段，還要解決各個(gè)二維物體模型的顯

8、示層次問題，進(jìn)一步完善2D物體模型與系統(tǒng)模型集成后的層次關(guān)系；解決3D物體擺放問題，也就是當(dāng)你建立好一個(gè)物體的時(shí)候，因?yàn)橐粋€(gè)房子并不是唯一的，很有可能被用到很多條道路上，所以，我們還要調(diào)節(jié)好房子的角度和位置。使整體的視景系統(tǒng)協(xié)調(diào)顯示；圖形層測的設(shè)置，對于層次的設(shè)置應(yīng)充分考慮到物體在從一個(gè)層測轉(zhuǎn)換到另一個(gè)層次的過程中，為了避免轉(zhuǎn)換時(shí)的視覺跳動(dòng)性，設(shè)計(jì)一段兩個(gè)層次的模型同時(shí)顯示的區(qū)域，同時(shí)還盡量注意到不要因?yàn)樘幚矶噙呅芜^多而影響實(shí)時(shí)性的要求，也就是尋求了模型層次之間的轉(zhuǎn)換與多邊形顯示個(gè)數(shù)之間的平衡。在從整個(gè)系統(tǒng)的角度出發(fā)，根據(jù)各個(gè)模型的功能要求進(jìn)行相應(yīng)的鏈接處理，從而完成了整個(gè)視景系統(tǒng)軟件場景模型的建立。圖5是建模完成后的系統(tǒng)模型。圖5 系統(tǒng)模型在模型建立過程中考慮到以后可能需要對場景模型進(jìn)行修改和擴(kuò)充，特意為視景系統(tǒng)模型留下了增加場景的空間。整個(gè)視景系統(tǒng)中各個(gè)模型都是由上面的方法組織和實(shí)現(xiàn)的，整個(gè)模型場景被稱為scene。六、總結(jié)本文從真實(shí)感圖形的繪制機(jī)理和步驟出發(fā)，介紹了視景系統(tǒng)模型建立的工作流程，初步介紹了整個(gè)視景