汽车驾驶模拟视景仿真系统中关于模型建立讲解.docx

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汽车驾驶模拟视景仿真系统中关于模型建立讲解

汽车驾驶模拟视景仿真系统中关于模型的建立

张侃

（山西交通职业技术学院，山西太原030031）

摘要：

地形地貌的建立是整个汽车驾驶训练模拟器视景系统模型数据库建立的第一步，主要在于表现虚拟环境的整体轮廓。

它包括了大量的房屋，行车道、树，交通标志等，是体现汽车驾驶训练模拟器视景系统真实沉浸感的主要部分。

关键词：

汽车驾驶模拟模型建立地形地貌的建立

是整个汽车驾驶训练模拟器视景系统模型数据库建立的第一步，主要在于表现虚拟环境的整体轮廓。

整个视景系统模型包括了大量的房屋，行车道、树，交通标志等，是体现汽车驾驶训练模拟器视景系统真实沉浸感的主要部分，这部分是根据景物的不同文化特征标志来安排显示顺序。

最外面的部分，这个区域主要用作山路和高速公路专项训练，因而模型包括了悬崖峭壁和丘陵等不同类型的山脉，高速公路一带则比较平坦。

一、2D物体模型的建立

2D模型一般为行车道、人行道、天空、房屋、草地等路边景色。

建模时将整个场景地面建为一个Xm×Xm的正方形，然后在将其细化为不同的几个等级区域。

比如建一条道路模型，如果是在已经建成的地面之上进行，道路模型就将被地面模型覆盖掉而不能显现出来。

一种避免它们之间遮挡的处理方法是在建模时要注意他们的先后顺序，让它们错开一定的距离，这样由于存在先后显示关系，就不存在相互之间的遮挡；另一种处理的方法是使用模型的树型层次结构，将道路（面）设为地面的子面来解决（子面的显示先于父面）。

完成后的模型如图1所示。

图1道路模型

二、3D物体模型的建立

3D物体模型是体现空间三维造型、立体感和真实感最关键的部分，这部分物体模型包括建筑物、树木、车辆、交通标志、路况等。

对于3D物体的建模，需要考虑怎样划分BSP（BinarySpacePartitioning）树，以确定正确的遮挡关系。

比如在建立树的模型时，因所使用的透明纹理都是二维平面的，而且在有的方向上是不可见的，所以要体现出三维立体感就必须选用适当的处理方法。

为了在各个角度都能看到整棵树，建模时，我们可以使用两个面垂直正交，这样就将这两个相交面分成了各为900的四个部分，然后再对这两个面进行纹理处理，通过这种方法建立的树的模型在当前通道的任何方向上都是可见的。

可是这并不能保证该模型在后视镜等通道中也能完全可见，因此我们还需要对刚才的两个面作进一步的处理。

仍然选取刚才建立的两个平面，在其相反方向再进行一次同样的处理。

通过上述方法处理的模型无论在任何通道和方向上都是实时可见的。

图2为建模完成后树的模型。

图2树的模型

同时，我们还要建立很多的3D立体图形，要构成我们的虚拟场景，比如房子，路灯，山等等众多的建筑物。

例：

图4-3是在MultiGenCreator2.5中建立的一个简单的模型。

首先建立一个新的2D平面

然后定点建立模型的2D平面

然后对其进行垂直的拉伸，达到你需要的高度。

以上就是简单的建模步骤。

所以在设计建筑物模型时，对于一些标志性的建筑物模型，对墙、门、窗等都分别进行了详细的设计和划分，而对于普通的建筑物在则将墙、门、窗视为一体处理，这样就可以减少大量的多边形，大大减少了场景的复杂程度。

山的建模也是采用相类似的方法。

图3是建筑物模型。

图3建筑物模型

三、纹理的生成

纹理的生成是用数码相机等摄录设备收集需要贴合建筑物或者是草地等等面上的图片资料，经过扫描后用Photoshop软件对其进行简单处理，然后从中挑选出可利用的纹理图片，再对一些纹理（比如建筑物或者树）进行透明等特殊处理，同时还为每一个纹理建立相应的系统标识符以区别于其它纹理，最后建立一个纹理索引库供纹理处理时调用。

四、纹理的贴合

当众多的建筑物和道路模型都建立好时，为他们帖上相应的文理就成了很重要的事情，贴纹理是既精细又庞杂的一项工程，下面是帖纹理的具体步骤：

1：

首先选中物体，打开creator,选择palettes选项，其中有Texture选项便可以选择喜欢和适当纹理！

2：

要给物体帖合时，需要打开creator窗体右边的texture变可以为你选中的物体帖上纹理，其中有为面帖，为整体帖和为球体帖等多种选择。

3：

当你为物体帖好之后需要进入VIEW中选中DRAW就可以显示出你的纹理。

例：

4-3中纹理的贴合

首先选中建筑物的一个平面，然后在Plalettes选项中选择Texture选项，弹出纹理选择框。

然后读取纹理的存档文件，然后对所选的面进行贴合。

其他平面以此类推。

这就是对建筑物的简单文理贴合。

如下图

1.选中图中的选项打开纹理读取框

2.读取纹理

3.选种合适的纹理之后对一个面进行贴合

4.下图为三点定点贴合纹理，如果所贴面比较复杂可以使用四点定点进行贴合。

5．如果纹理密度不符合要求，可以选择此项对纹理密度进行编辑。

6．下图就是达到理想密度之后纹理的贴合。

五、系统模型的集成

前面建立的模型多数都是单个独立的，还没有集成到整个场景的系统模型中去。

虽然在建模时已经对单个模型在场景中的层次和显示问题作了一些考虑，但仍没有从整个系统的角度出发考虑系统的要求，因此，在系统模型的集成阶段，还要解决①各个二维物体模型的显示层次问题，进一步完善2D物体模型与系统模型集成后的层次关系；②解决3D物体摆放问题，也就是当你建立好一个物体的时候，因为一个房子并不是唯一的，很有可能被用到很多条道路上，所以，我们还要调节好房子的角度和位置。

使整体的视景系统协调显示；③图形层测的设置，对于层次的设置应充分考虑到物体在从一个层测转换到另一个层次的过程中，为了避免转换时的视觉跳动性，设计一段两个层次的模型同时显示的区域，同时还尽量注意到不要因为处理多边形过多而影响实时性的要求，也就是寻求了模型层次之间的转换与多边形显示个数之间的平衡。

在从整个系统的角度出发，根据各个模型的功能要求进行相应的链接处理，从而完成了整个视景系统软件场景模型的建立。

图5是建模完成后的系统模型。

图5系统模型

在模型建立过程中考虑到以后可能需要对场景模型进行修改和扩充，特意为视景系统模型留下了增加场景的空间。

整个视景系统中各个模型都是由上面的方法组织和实现的，整个模型场景被称为scene。

六、总结

本文从真实感图形的绘制机理和步骤出发，介绍了视景系统模型建立的工作流程，初步介绍了整个视景系统模型的初步建立。

参考文献：

[1]周惠等．航天视景仿真特殊效果图形生成技术[J].系统仿真学报，2001，13（6）

[2]胡社教、陈宗海．虚拟现实技术综述．2000年系统仿真技术及其应用学术交流会论文集

[3]钱蔚等．汽车驾驶模拟器中3D场景的设计和实现．计算机科学，1999，26（12）