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基本信息
- 項目名稱：
- 虛擬交通場景編輯系統(tǒng)開發(fā)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 作品基于道路勘測設(shè)計、交通工程等理論，結(jié)合實時計算機圖形技術(shù)開發(fā)而成。軟件系統(tǒng)包括道路路線設(shè)計、道路模型生成、道路附屬設(shè)施布設(shè)、地形編輯等主要功能。實現(xiàn)了場景編輯、生成、預(yù)覽的一體化，用戶可在三維環(huán)境中進行實時編輯，具有易操作、精度高、高效率等特點。此作品可應(yīng)用于交通安全教育、道路設(shè)計、駕駛培訓(xùn)等領(lǐng)域。
- 詳細介紹：
- 1、 作品簡介： 作品基于道路勘測設(shè)計、交通工程等理論，結(jié)合實時計算機圖形技術(shù)開發(fā)而成。軟件系統(tǒng)包括道路路線設(shè)計、道路模型生成、道路附屬設(shè)施布設(shè)、地形編輯等主要功能。實現(xiàn)了場景編輯、生成、預(yù)覽的一體化，用戶可在三維環(huán)境中進行實時編輯，具有易操作、精度高、高效率等特點。此作品可應(yīng)用于交通安全教育、道路設(shè)計、駕駛培訓(xùn)等領(lǐng)域。 2、 作品創(chuàng)新點 1） 利用實時圖形渲染技術(shù)，實現(xiàn)了場景設(shè)計道場景加載的無縫銜接： 2） 將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與道路設(shè)計及交通工程相組合，實現(xiàn)了道路場景模塊化設(shè)計及模型的自動化生成。 3、 關(guān)鍵技術(shù) 1） 綜合利用技術(shù)規(guī)范和道路設(shè)計數(shù)據(jù)，在軟件中實現(xiàn)道路的快速、規(guī)范生成； 2） 根據(jù)地形高程數(shù)據(jù)和道路設(shè)計線形數(shù)據(jù)，利用地物匹配算法實現(xiàn)二者邊緣的漸變?nèi)诤希? 3） 基于實時圖形渲染技術(shù)，實現(xiàn)虛擬交通場景的編輯、瀏覽等交互操作功能。 4、 應(yīng)用前景 1） 軟件實現(xiàn)了虛擬交通場景的動態(tài)生成，能用于交通安全教育、道路評估等領(lǐng)域； 2） 本軟件生成的虛擬場景逼真，可供駕駛模擬器直接加載，用于駕駛模擬培訓(xùn)等領(lǐng)域
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 研究目的 針對目前交通場景編輯預(yù)覽和生成技術(shù)手段存在瓶頸問題，本作品對虛擬交通場景高效、自動生成問題展開了研究。主要目標(biāo)如下： 1、基于現(xiàn)有軟件平臺，開發(fā)出一款可應(yīng)用于多個領(lǐng)域的虛擬交通場景編輯系統(tǒng)，可應(yīng)用于道路設(shè)計，并將道路設(shè)計數(shù)據(jù)自動生成所需的三維場景文件，實現(xiàn)道路設(shè)計和交通環(huán)境到汽車駕駛模擬器的無縫加載 2、快速生成的虛擬交通場景，降低虛擬交通場景的生成難度，實現(xiàn)對交通場景的即時預(yù)覽，設(shè)計效果修改和完善方便。 3、通過該軟件生成的虛擬交通環(huán)境，支持行人、交通規(guī)則和交通事件的自動生成，從而實現(xiàn)在特定交通場景中對駕駛員交通安全意識的改善和操作技能的提升。 基本思路 該系統(tǒng)： （1 ）實現(xiàn)了道路設(shè)計數(shù)據(jù)到三維可視數(shù)據(jù)的編輯、轉(zhuǎn)換以及交通場景的自動、快速生成； （2 ）實現(xiàn)了場景編輯和漫游一體化功能； （3 ）支持在場景中根據(jù)交通規(guī)則和培訓(xùn)目的自動生成動態(tài)交通事件，實現(xiàn)有針對性的交通安全實驗和技能培訓(xùn)。 創(chuàng)新點 1、利用實時圖形渲染技術(shù)，實現(xiàn)了場景設(shè)計到場景加載的無縫銜接； 2、將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與道路設(shè)計及交通工程相結(jié)合，實現(xiàn)了道路場景模塊化設(shè)計及模型的自動化生成。 關(guān)鍵技術(shù) 1、綜合利用技術(shù)規(guī)范和道路設(shè)計數(shù)據(jù)，在軟件中實現(xiàn)道路的快速、規(guī)范生成； 2、根據(jù)地形高程數(shù)據(jù)和道路設(shè)計線形數(shù)據(jù)，利用地物匹配算法實現(xiàn)二者邊緣的漸變?nèi)诤希? 3、基于實時圖形渲染技術(shù)，實現(xiàn)虛擬交通場景的編輯、瀏覽等交互操作功能。
科學(xué)性、先進性
- 科學(xué)先進性 1、軟件基于開源的實時三維渲染引擎OGRE 制作，實現(xiàn)設(shè)計、預(yù)覽、生成一體化功能，技術(shù)先進； 2、軟件實現(xiàn)了地物匹配，根據(jù)地形數(shù)據(jù)和道路設(shè)計數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了虛擬道路與虛擬環(huán)境的融合，場景真實； 3、軟件采用所見即所得編輯模式，編輯時能夠?qū)嵤┰诰€預(yù)覽，設(shè)計效率高； 技術(shù)路線 軟件基于開源的實時三維渲染引擎OGRE，通過程序方式實現(xiàn)了虛擬交通場景的設(shè)計、預(yù)覽、修改等功能。 （1）邊緣融合。本軟件研究了邊緣融合算法，在平臺中實現(xiàn)了算法，實現(xiàn)了道路邊線與地形的融合。 （2 ）場景生成。利用交通場景編輯系統(tǒng)對道路進行生成之后，進行道路環(huán)境的生成，包括交通標(biāo)志標(biāo)線，交通信號燈，交通流等參數(shù)的設(shè)計設(shè)置，進而自動生成場景文件，供駕駛模擬試驗平臺直接加載。 （3 ）實時漫游。該軟件設(shè)計過程中，實現(xiàn)了虛擬道路交通環(huán)境漫游功能，對虛擬場景設(shè)計成果進行直觀體驗。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 本作品于2010 年 12 月在“武漢理工大學(xué)第十屆‘創(chuàng)新杯’、大學(xué)生科技文化節(jié)之大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技競賽”中榮獲信息技術(shù)類作品特等獎。 “武漢理工大學(xué)第十屆 ‘創(chuàng)新杯’大學(xué)生科技文化節(jié)之“大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技競賽”由共青團武漢理工大學(xué)委員會、武漢理工大學(xué)學(xué)生科學(xué)技術(shù)協(xié)會、學(xué)生科學(xué)技術(shù)協(xié)會共同舉辦。
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 磁盤、展板、圖片、錄像、現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 技術(shù)特點與作品優(yōu)勢 1、軟件實現(xiàn)道路編輯、模型生成、效果預(yù)覽一體化，開發(fā)更高效，難度顯著降低 ； 2、軟件實現(xiàn)虛擬道路交通環(huán)境漫游功能，對道路設(shè)計成果體驗直觀； 3、軟件實現(xiàn)交通事件動態(tài)生成，為特定場景駕駛培訓(xùn)和交通行為研究等提供場景； 4、虛擬道路場景可在汽車駕駛模擬器上直接加載， 供駕駛體驗和相關(guān)數(shù)據(jù)的采集，也可為駕駛員培訓(xùn)和相關(guān)道路研究提供平臺。 適應(yīng)范圍 作品軟件生成的虛擬場景可供駕駛模擬器直接加載，用于模擬駕駛培訓(xùn)等領(lǐng)域；此外，虛擬場景中交通事件的動態(tài)生成功能，能用于交通安全研究、道路設(shè)計等領(lǐng)域。 市場分析與經(jīng)濟效益預(yù)測 以行人交通安全教育為例，據(jù)統(tǒng)計，中國道路交通事故與行人直接有關(guān)的約占總數(shù)的 1/3 左右，步行交通方式死亡人數(shù)為事故總死亡人數(shù)的25%左右，可見行人急需進行交通安全教育，市場潛力巨大。軟件系統(tǒng)實時監(jiān)測用戶操作的行人的交通行為，糾正用戶的不良交通行為，教育用戶安全出行，為人民的生命安全帶來保障，社會效益顯著。
同類課題研究水平概述
- 虛擬交通場景開發(fā)系統(tǒng)現(xiàn)狀 國外對道路虛擬場景開發(fā)研究的起步較早，技術(shù)也相對成熟，并推出了一些較為成熟的道路場景開發(fā)編輯的系統(tǒng)。比如日本開發(fā)的UC-Winroad 軟件，可在軟件中直接進行道路的路線設(shè)計，生成道路的三維可視場景，并且加入了道路附屬設(shè)施的設(shè)置等，配套開發(fā)了一套基于UC-Winroad 軟件的汽車駕駛模擬器。我國在道路虛擬環(huán)境的開發(fā)上的研究起步比較晚，但也取得了一定的成果。如武漢理工大學(xué)高嵩等提出利用土木設(shè)計軟件Civil 3D 導(dǎo)出道路線元數(shù)據(jù)，再進行數(shù)據(jù)的處理和渲染得到道路的三維場景的方法。昆明理工大學(xué)的李國華等提出先完成的道路成果表、逐樁坐標(biāo)表、道路平面坐標(biāo)和縱斷面高程等的計算，再把設(shè)計成果中獨立的直線段、圓曲線和緩和曲線按樁號拼接起來，從而實現(xiàn)道路三維場景建模。孫海洋等采用模型優(yōu)化算法，使得計算機上進行大場景漫游成為可能。高晗等提出了基于OpenGL 的虛擬場景開發(fā)方法。涂圣文等以MultGen Creator/Vega為平臺，建立道路工程三維仿真系統(tǒng)的一般過程。這種方法雖然能實現(xiàn)三維場景的生成，但過程不夠簡潔，效率不理想，專業(yè)性要求較高。 綜合目前的虛擬場景生成方法，總結(jié)得出以下幾點不足： 開發(fā)效率較不高，開發(fā)過程浪費人力物力，冗余數(shù)據(jù)多，無法供計算機實時渲染開發(fā)場景難度較大，需要專業(yè)人士來完成，開發(fā)方法難以普及 本研究在此背景下圍繞面向駕駛仿真的道路場景編輯關(guān)鍵技術(shù)開展研究，致力于開發(fā)一套用于汽車駕駛模擬器的道路交通場景編輯軟件。通過對自己設(shè)計的道路算法的編程實現(xiàn)，用C++語言開發(fā)了一套虛擬交通場景編輯軟件。該研究工作不僅能促進模擬器開發(fā)技術(shù)的發(fā)展，而且有助于交通工程與計算機技術(shù)的交叉融合，對交通工程學(xué)科發(fā)展具有重要意義。
