城市规划与建筑虚拟现实多通道投影系统的研究与实现.pdf

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1、城市规划与建筑虚拟现实多通道投影系统的研究与实现王晓红(绵阳职业技术学院，四川绵阳621000)臣摘要：文章针对城市规划与建筑中不能准确实现规划目的，提出建立2开发与渲染平台皇以沉浸式显示和实时交互为主要功能的虚拟现实实验室环境与新一代数字媒体科技创新平台，该平台采用基于OpenGL工业级三维图形标准的虚采用高性能的QUADROPLEX系列专业虚拟现斗∈：拟现实软件作为二次开发的高层API，重点论述了三维沉浸式显示系统中多通道投影的方法。实验结果表明，利用该方法可以实现地形建模的要求，实工作站作为图像生成处理的硬件开发平台。软件平为实际施工提供准确的信息，可以达到最

2、初的设计规划目的。台部分采用基于OpenGLI~ll级三维图形标准的虚拟关键词：虚拟现实；沉浸式显示；OpenGL；多通道投影现实软件作为二次开发的高层API，用于建立三维图中图分类号：TU17文献标识码：A：形场景驱动和软件开发环境。文章编号：1007—7359(2016)02—0245—03DOl：10．16330／j．cnki．1007—7359．2016．02．0873三维沉浸式显示系统1概述沉浸式场景漫游系统通常采用头盔式显示器、洞虚拟现实技术可用于建筑视景与数字城市规划、虚拟穴式立体显示装置等设备⋯，它封闭我们参与者的感制造／_没计／装配及虚拟维修应用、

3、驾驶模拟仿真训练、觉器官、听觉器官和视觉器官，为参与者提供一个全文物古迹数字复原保护、人工智能及远程控制操作、新的、身临其境的虚拟空间，并利用空间位置跟踪定地形地貌／地理信息系统(GIS)、生物工程(基因／遗传／位设备、数据手套、其他手控输人设备、声音设备等。分子结构研究)、虚拟地质／矿产，石油勘探等领域的教使得参与者产生一种完全投入并沉浸于其中的感觉，学科研工作。我国城市化进程正在加速，四川灾后建是一种较理想的虚拟现实系统口。其系统结构及工作设任务繁重，建筑与城市规划设计行业人才的需求量流程图如图1所示。旺盛，对人才培养规格的要求越来越高，虚拟现实技术应用于建筑与

4、城市规划教育领域便可提供这样一个综合型的高技术教学环境。虚拟现实实验室使建筑设计、城市设计等创作研究在参与、体验及交互的过程中进行，是对传统设计过程的颠覆，建设虚拟现实实验室，将有力地推进设计实验教学内容、教学体系、教学方法和教学手段的重大变革。虚拟现实方法还可成为分析研究地震破坏与灾后建设研究的重要技术手段。通过模拟地震发生场景，对自然环境要素与人互位跟旃戏数据六自由度中央控3D音响方向盘踪系统操纵杆手套交互设置制系统工环境要素进行参与式与体验式的分析研究；可参与图1系统结构与工作流程图灾后自然环境与人工环境的恢复建设各个领域的技3．1多通道投影系统几何校正术研究

5、。本文针对城市规划和四川灾后重建，采用基所谓的多通道投影系统，就是由多个投影机拼接于OpenGL工业级三维图形标准的虚拟现实软件建立在一起，但这种拼接，不是简单的摆放，而是按照一城市规划与建筑虚拟现实仿真实验平台，更好地呈现定的空间位置有规律的排列，从而在头盔式显示器大虚拟现实技术的特点，为实际设计和建筑提供理论依屏幕上显示出具有逻辑上一致的全景模拟图像。但这据。种多通道投影有两个关键问题需要解决。第一，图像被投影到弧形幕或球幕上时会发生几何变形(即非线性失真)，因此需要对投影图像进行几作者简介：王晓红(1968-)，女，四川绵阳人，高级工程师。_何校正。次曲线，其

6、亮度变化如图2所示。由图可以看出，右第二，多个投影机的投影图像拼接在一起时，它侧投影亮度边缘融合区域随着距离从0逐渐变化到们的边缘部分会有一定程度的重叠，重叠区的亮度是1，左侧投影亮度边缘融合区域随着距离从1变化到非重叠区亮度的2倍，因此需要实现投影图像间亮度0。经过这样处理就完成了图像的全部边缘融合。的平丫冷过渡，即边缘融合。10OpenGL几何校正j=①几何校正的基础就是要求投影仪生成的正常口。T图像和几种辅助调试的画面能准确投影到弧形幕或球幕上。j=②几何校正最为关键步骤是在弧形幕或球幕上。4生成能与我们在实际投影曲面有一模一样的贴图曲。3面。为了最大程度地减

7、少因投影幕施工人为因素而造：成变形的影响，并且方便后续的贴图处理。在处理复杂的问题时候，我们往往将其简单化，采取片状网格龅禹投影曲面的方式，把它们简化为N行和N列。假如图2亮度变化曲线示意图投影曲面的某一处的曲率值与标准弧不同时，我们可因为实验场地的坐标系与虚拟场景的坐标系在以通过调整该处与之相对应的网格外形的方法来使坐标轴的方向、坐标原点的差别，还有就是他们的方投影幕的外形与其适应和一致。片状网格与投影屏幕向是右手系还是左手系都会有不同，所以为了实现虚的拟合度成正比，如果片状网格的行与列划分得越精实配准，需要对系统的输出数据进行跟踪处理，即就细、网格数量越多，