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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 虛擬交通場(chǎng)景編輯系統(tǒng)開(kāi)發(fā)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 信息技術(shù)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 作品基于道路勘測(cè)設(shè)計(jì)、交通工程等理論，結(jié)合實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)開(kāi)發(fā)而成。軟件系統(tǒng)包括道路路線設(shè)計(jì)、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(shí)現(xiàn)了場(chǎng)景編輯、生成、預(yù)覽的一體化，用戶可在三維環(huán)境中進(jìn)行實(shí)時(shí)編輯，具有易操作、精度高、高效率等特點(diǎn)。此作品可應(yīng)用于交通安全教育、道路設(shè)計(jì)、駕駛培訓(xùn)等領(lǐng)域。
- 詳細(xì)介紹：
- 1、 作品簡(jiǎn)介： 作品基于道路勘測(cè)設(shè)計(jì)、交通工程等理論，結(jié)合實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)開(kāi)發(fā)而成。軟件系統(tǒng)包括道路路線設(shè)計(jì)、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(shí)現(xiàn)了場(chǎng)景編輯、生成、預(yù)覽的一體化，用戶可在三維環(huán)境中進(jìn)行實(shí)時(shí)編輯，具有易操作、精度高、高效率等特點(diǎn)。此作品可應(yīng)用于交通安全教育、道路設(shè)計(jì)、駕駛培訓(xùn)等領(lǐng)域。 2、 作品創(chuàng)新點(diǎn) 1） 利用實(shí)時(shí)圖形渲染技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)景設(shè)計(jì)道場(chǎng)景加載的無(wú)縫銜接： 2） 將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與道路設(shè)計(jì)及交通工程相組合，實(shí)現(xiàn)了道路場(chǎng)景模塊化設(shè)計(jì)及模型的自動(dòng)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(jì)數(shù)據(jù)，在軟件中實(shí)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(jì)線形數(shù)據(jù)，利用地物匹配算法實(shí)現(xiàn)二者邊緣的漸變?nèi)诤希? 3） 基于實(shí)時(shí)圖形渲染技術(shù)，實(shí)現(xiàn)虛擬交通場(chǎng)景的編輯、瀏覽等交互操作功能。 4、 應(yīng)用前景 1） 軟件實(shí)現(xiàn)了虛擬交通場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)生成，能用于交通安全教育、道路評(píng)估等領(lǐng)域； 2） 本軟件生成的虛擬場(chǎng)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(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 研究目的 針對(duì)目前交通場(chǎng)景編輯預(yù)覽和生成技術(shù)手段存在瓶頸問(wèn)題，本作品對(duì)虛擬交通場(chǎng)景高效、自動(dòng)生成問(wèn)題展開(kāi)了研究。主要目標(biāo)如下： 1、基于現(xiàn)有軟件平臺(tái)，開(kāi)發(fā)出一款可應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域的虛擬交通場(chǎng)景編輯系統(tǒng)，可應(yīng)用于道路設(shè)計(jì)，并將道路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)自動(dòng)生成所需的三維場(chǎng)景文件，實(shí)現(xiàn)道路設(shè)計(jì)和交通環(huán)境到汽車(chē)駕駛模擬器的無(wú)縫加載 2、快速生成的虛擬交通場(chǎng)景，降低虛擬交通場(chǎng)景的生成難度，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通場(chǎng)景的即時(shí)預(yù)覽，設(shè)計(jì)效果修改和完善方便。 3、通過(guò)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(dòng)生成，從而實(shí)現(xiàn)在特定交通場(chǎng)景中對(duì)駕駛員交通安全意識(shí)的改善和操作技能的提升。 基本思路 該系統(tǒng)： （1 ）實(shí)現(xiàn)了道路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)到三維可視數(shù)據(jù)的編輯、轉(zhuǎn)換以及交通場(chǎng)景的自動(dòng)、快速生成； （2 ）實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)景編輯和漫游一體化功能； （3 ）支持在場(chǎng)景中根據(jù)交通規(guī)則和培訓(xùn)目的自動(dòng)生成動(dòng)態(tài)交通事件，實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的交通安全實(shí)驗(yàn)和技能培訓(xùn)。 創(chuàng)新點(diǎn) 1、利用實(shí)時(shí)圖形渲染技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)景設(shè)計(jì)到場(chǎng)景加載的無(wú)縫銜接； 2、將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與道路設(shè)計(jì)及交通工程相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了道路場(chǎng)景模塊化設(shè)計(jì)及模型的自動(dòng)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(jì)數(shù)據(jù)，在軟件中實(shí)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(jì)線形數(shù)據(jù)，利用地物匹配算法實(shí)現(xiàn)二者邊緣的漸變?nèi)诤希? 3、基于實(shí)時(shí)圖形渲染技術(shù)，實(shí)現(xiàn)虛擬交通場(chǎng)景的編輯、瀏覽等交互操作功能。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 科學(xué)先進(jìn)性 1、軟件基于開(kāi)源的實(shí)時(shí)三維渲染引擎OGRE 制作，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、預(yù)覽、生成一體化功能，技術(shù)先進(jìn)； 2、軟件實(shí)現(xiàn)了地物匹配，根據(jù)地形數(shù)據(jù)和道路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了虛擬道路與虛擬環(huán)境的融合，場(chǎng)景真實(shí)； 3、軟件采用所見(jiàn)即所得編輯模式，編輯時(shí)能夠?qū)嵤┰诰€預(yù)覽，設(shè)計(jì)效率高； 技術(shù)路線 軟件基于開(kāi)源的實(shí)時(shí)三維渲染引擎OGRE，通過(guò)程序方式實(shí)現(xiàn)了虛擬交通場(chǎng)景的設(shè)計(jì)、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(tái)中實(shí)現(xiàn)了算法，實(shí)現(xiàn)了道路邊線與地形的融合。 （2 ）場(chǎng)景生成。利用交通場(chǎng)景編輯系統(tǒng)對(duì)道路進(jìn)行生成之后，進(jìn)行道路環(huán)境的生成，包括交通標(biāo)志標(biāo)線，交通信號(hào)燈，交通流等參數(shù)的設(shè)計(jì)設(shè)置，進(jìn)而自動(dòng)生成場(chǎng)景文件，供駕駛模擬試驗(yàn)平臺(tái)直接加載。 （3 ）實(shí)時(shí)漫游。該軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了虛擬道路交通環(huán)境漫游功能，對(duì)虛擬場(chǎng)景設(shè)計(jì)成果進(jìn)行直觀體驗(yàn)。
獲獎(jiǎng)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(jìng)賽”中榮獲信息技術(shù)類(lèi)作品特等獎(jiǎng)。 “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(jìng)賽”由共青團(tuán)武漢理工大學(xué)委員會(huì)、武漢理工大學(xué)學(xué)生科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)、學(xué)生科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)共同舉辦。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 磁盤(pán)、展板、圖片、錄像、現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 技術(shù)特點(diǎn)與作品優(yōu)勢(shì) 1、軟件實(shí)現(xiàn)道路編輯、模型生成、效果預(yù)覽一體化，開(kāi)發(fā)更高效，難度顯著降低 ； 2、軟件實(shí)現(xiàn)虛擬道路交通環(huán)境漫游功能，對(duì)道路設(shè)計(jì)成果體驗(yàn)直觀； 3、軟件實(shí)現(xiàn)交通事件動(dòng)態(tài)生成，為特定場(chǎng)景駕駛培訓(xùn)和交通行為研究等提供場(chǎng)景； 4、虛擬道路場(chǎng)景可在汽車(chē)駕駛模擬器上直接加載， 供駕駛體驗(yàn)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(tái)。 適應(yīng)范圍 作品軟件生成的虛擬場(chǎng)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(chǎng)景中交通事件的動(dòng)態(tài)生成功能，能用于交通安全研究、道路設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。 市場(chǎng)分析與經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè) 以行人交通安全教育為例，據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)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(jiàn)行人急需進(jìn)行交通安全教育，市場(chǎng)潛力巨大。軟件系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(lái)保障，社會(huì)效益顯著。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 虛擬交通場(chǎng)景開(kāi)發(fā)系統(tǒng)現(xiàn)狀 國(guó)外對(duì)道路虛擬場(chǎng)景開(kāi)發(fā)研究的起步較早，技術(shù)也相對(duì)成熟，并推出了一些較為成熟的道路場(chǎng)景開(kāi)發(fā)編輯的系統(tǒng)。比如日本開(kāi)發(fā)的UC-Winroad 軟件，可在軟件中直接進(jìn)行道路的路線設(shè)計(jì)，生成道路的三維可視場(chǎng)景，并且加入了道路附屬設(shè)施的設(shè)置等，配套開(kāi)發(fā)了一套基于UC-Winroad 軟件的汽車(chē)駕駛模擬器。我國(guó)在道路虛擬環(huán)境的開(kāi)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(jì)軟件Civil 3D 導(dǎo)出道路線元數(shù)據(jù)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和渲染得到道路的三維場(chǎng)景的方法。昆明理工大學(xué)的李國(guó)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(jì)算，再把設(shè)計(jì)成果中獨(dú)立的直線段、圓曲線和緩和曲線按樁號(hào)拼接起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)道路三維場(chǎng)景建模。孫海洋等采用模型優(yōu)化算法，使得計(jì)算機(jī)上進(jìn)行大場(chǎng)景漫游成為可能。高晗等提出了基于OpenGL 的虛擬場(chǎng)景開(kāi)發(fā)方法。涂圣文等以MultGen Creator/Vega為平臺(tái)，建立道路工程三維仿真系統(tǒng)的一般過(guò)程。這種方法雖然能實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景的生成，但過(guò)程不夠簡(jiǎn)潔，效率不理想，專業(yè)性要求較高。 綜合目前的虛擬場(chǎng)景生成方法，總結(jié)得出以下幾點(diǎn)不足： 開(kāi)發(fā)效率較不高，開(kāi)發(fā)過(guò)程浪費(fèi)人力物力，冗余數(shù)據(jù)多，無(wú)法供計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)渲染開(kāi)發(fā)場(chǎng)景難度較大，需要專業(yè)人士來(lái)完成，開(kāi)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(chǎng)景編輯關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展研究，致力于開(kāi)發(fā)一套用于汽車(chē)駕駛模擬器的道路交通場(chǎng)景編輯軟件。通過(guò)對(duì)自己設(shè)計(jì)的道路算法的編程實(shí)現(xiàn)，用C++語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了一套虛擬交通場(chǎng)景編輯軟件。該研究工作不僅能促進(jìn)模擬器開(kāi)發(fā)技術(shù)的發(fā)展，而且有助于交通工程與計(jì)算機(jī)技術(shù)的交叉融合，對(duì)交通工程學(xué)科發(fā)展具有重要意義。
