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自主模型建模方法研究

作　者: 米庆
导　师: 王全玉
学　校: 北京理工大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 建模方法虚拟现实与仿真自主模型感知机制通信组件自主功能
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

虚拟环境主要用于模仿真实世界中的场景,因此场景中模型的属性也是由客观世界中相应的物体决定的。然而在目前的虚拟现实与仿真系统中,模型的构建过程都是围绕着几何特征和表面特征进行的,其中几乎不带有任何物理属性、模型感知以及自主推理等方面的信息,因此场景中的模型都是静态的、被动的。为了增强虚拟环境的真实程度以及操作者的沉浸感,针对现有模型系统的不足提出了自主模型的建模方法研究框架。本文从自主模型的几何建模、物理属性、感知机制、通信组件、推理机制、行为建模等多个方面进行了智能虚拟环境中自主模型建模方法及相关技术的研究。1、几何建模,综合考虑自主模型的精度和显示速度,采用多边形表示方法构建几何模型,支持多种模型格式的载入,如3ds、flt、ive、osg、obj等。2、物理属性,自主模型实现了物理属性的添加与编辑,如质量、惯性等,其实现主要依赖于Delta3D所集成的物理引擎ODE以及BitMod系统中物理属性值的编辑。3、感知机制,采用信息层及信息空间支持的黑板系统实现虚拟环境中自主模型的感知机制,使得自主模型能够对外界环境状态以及其他模型的变化进行检测、记录。4、通信组件,采用点对点以及发布/订阅两种通信模式实现了自主模型合理且有效的信息交互,不仅提高了模型之间协作的效率,更加强了协作成员之间的有效联系。5、推理机制,采用基于信念-愿望-意图模型的动态推理机制实现自主模型最优行为的推选过程,是模型智能性和控制权的重要体现。6、行为建模,综合采用MD2动画模型、Python脚本语言、运动方程、有限状态机等技术,实现自主模型简单行为、可计算行为以及智能性行为的编辑与仿真。本文提出了可扩展的模型格式、定义了有效的模型感知、通信及推理框架并建立了合理的行为选择机制,实现了BitMod系统中自主模型属性的添加、属性值的编辑以及模型文件的存取控制,展示了BitMod系统中自主模型的建模结果,为搭建自主模型的仿真运行平台提供了技术支持。结果表明,相比于其他建模方法,自主模型更容易描述客观对象的本质。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-16
  1.1 研究目的和意义  11-12
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  12-14
  1.3 本文主要研究内容和组织结构  14-16
第2章自主模型建模方法概述  16-24
  2.1 引言  16-17
  2.2 自主模型的组织结构  17-18
  2.3 虚拟世界中的自主模型  18-19
  2.4 BitMod 系统总体结构  19-24
    2.4.1 系统的图形渲染机制  19-21
    2.4.2 平台的功能  21-22
    2.4.3 平台的逻辑结构  22-24
第3章感知机制  24-30
  3.1 环境感知  24-25
  3.2 黑板系统  25-28
    3.2.1 基本假设  25-26
    3.2.2 信息层  26-28
  3.3 BitMod 中感知机制的实现  28-30
第4章通信组件  30-39
  4.1 通信的必要性  30-31
  4.2 通信模型  31-33
    4.2.1 系统结构  31-32
    4.2.2 通信机制  32-33
  4.3 通信组件的设计  33-36
    4.3.1 消息的表示  33-34
    4.3.2 消息的发生与获取  34-35
    4.3.3 消息的过滤  35-36
    4.3.4 消息的处理  36
  4.4 BitMod 中通信组件的实现  36-39
第5章自主功能  39-48
  5.1 推理机制  39-42
    5.1.1 BDI 体系结构  39-41
    5.1.2 信念库、愿望库、意图库  41
    5.1.3 产生式规则  41-42
  5.2 行为模型的研究  42-46
    5.2.1 行为的分类  42
    5.2.2 关键技术概述  42-46
    5.2.3 一个例子  46
  5.3 BitMod 中自主功能的实现  46-48
第6章 BitMod 系统平台详细设计与实现  48-62
  6.1 BitMod 系统设计概述  48-54
    6.1.1 人机交互模块  48-49
    6.1.2 对象管理模块  49-51
    6.1.3 资源管理模块  51-52
    6.1.4 文件管理模块  52-53
    6.1.5 辅助模块  53-54
  6.2 多边形面片模型  54-55
  6.3 物理属性的研究与实现  55-57
  6.4 自主模型存储格式设计  57
  6.5 文件存取功能的实现  57-62
第7章自主模型建模结果展示  62-68
  7.1 BitMod 平台界面  62
  7.2 实验环境  62-63
  7.3 辅助工具截图  63-64
  7.4 自主模型建模结果展示  64-68
总结与展望  68-69
参考文献  69-71
攻读学位期间发表论文与研究成果清单  71-72
致谢  72

自主模型建模方法研究

内容摘要

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