Авторизация
Авторизируйтесь
X
  • Логин*
  • Пароль *
или зарегистрируйтесь
Регистрация
X
  • Логин
    (3-15 символов)*
  • Пароль
    (6-15 символов)
    *
  • Подтвердите пароль *
Сообщение администратору
X
 

Геометрический инструментарий синтеза среды виртуальной реальности применительно к тренажерам

Ли Валерий Георгиевич

Геометрический инструментарий синтеза среды виртуальной реальности применительно к тренажерам

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Киев - 2000

Диссертация | 2000 | Украина | docx/pdf | 5.42 Мб

Для доступа к источнику авторизируйтесь или зарегистрируйтесь.

Внимание! Все источники запакованы в zip архивы! Для распаковки на android-устройствах Вы можете воспользоваться одним из сторонних приложений, например Total Commander



Специальность 05.01.01 - Прикладная геометрия, инженерная графика.
Прикладная геометрия, как никакая другая точная наука, дает возможность исследовать и развивать любые информационные структуры, чьи понятия и свойства подходят под схему визуального восприятия человека, с целью их дальнейшей обработки и отображения техническими средствами. В то же время сегодня вряд ли можно провести четкую грань между отдельными классическими точными науками. Во многом это связано с современной тенденцией к алгоритмизации поиска решений, поскольку сколько-нибудь приемлемые по точности и скорости вычисления могут быть достигнуты только с помощью цифровых вычислительных средств.
Последнее десятилетие характеризуется качественным скачком производительности аппаратных средств компьютерной графики /КГ/, причем скорость повышения быстродействия вычислительных средств и средств отображения постоянно нарастает. Корпорация Intel анонсировала выпуск в 2002 году процессоров с тактовой частотой 1,5 Ггерц [264], тогда как сегодня это только десятки сотен Мгерц. Трудно прогнозировать, какие задачи будут подвластны ученым уже завтра.
Благодаря КГ бурное развитие получило новое направление в области компьютерного моделирования - синтез среды виртуальной реальности /СВР/ и наблюдается все возрастающий интерес к этому нанравлению научно-технического прогресса со стороны смежных наук, таких как: прикладная и вычислительная математика, системное программирование и др. Это подтверждается анализом структуры и тематики публикаций по проблемам компьютерных технологий, и объясняется, с одной стороны, имеющимися уже сегодня хорошими результатами в области компьютерного моделирования, находящими свои приложения в различных областях профессиональной деятельности человека, а с другой стороны, - значительным расширением
спектра признаков реалистичности среды ВР [36, 41, 73, 153, 173, 225, 226, 238, 249, 250, 285 - 293].
Проблематика нерешенных задач в сфере моделирования СВР столь же широка, сколь широки возможности ее применений. Исторически, наиболее широкой и признанной сферой приложения СВР являются профессиональные тренажеры, тренажно-моделирующие комплексы /ТМК/ и тренаторы широчайшего спектра применений, от военно ориентированных, до бытовых игровых автоматов. Первые предназначены для повышения качества профессиональной подготовки персонала, обслуживающего образцы сложной техники, вторые - для совершенствования и интенсификации конструирования, отладки и испытаний образцов новой техники.
Авиационный тренажер средней сложности, оптимизированный под конкретную боевую задачу, обходится примерно в 30 миллионов американских долларов, а затраты на него окупаются за год эксплуатации. Использование тренажеров позволяет на треть сократить стоимость начального обучения экипажей [250]. Широкомасштабное внедрение тренажеров в США позволило уменьшить стоимость 1 часа подготовки летного состава в 30 раз и обеспечить окупаемость за два-четыре года эксплуатации. В ряде случаев тренажеры позволяют сократить время тренировочного процесса на 50% [93, 220, 238, 257].
Анализ публикаций свидетельствует о неуклонном повышении роли тренажерных комплексов для улучшения качества подготовки специалистов в различных областях человеческой деятельности. В первую очередь это касается тех сфер деятельности, где работа человека сопряжена с опасностью для его здоровья, жизни: авиационная [12, 52, 93] и космическая отрасли [8, 41, 315, 316], освоение образцов новой техники военного назначения [39, 57, 71, 284, 300, 301, 306] и многие другие. Использование тренажеров позволяет осваивать последние модификации вооружения и военной техники, экономить
средства и время в ходе обучения личного состава, оптимизировать взаимодействие человека с машиной, получать новую информацию, находить способы и методы снижения и устранения риска при эксплуатации техники, делать прогнозы по усовершенствованию систем вооружений [4, 12, 80, 150]. Известны также соответствующие разработки и в таких областях науки и производства, как роботостроение [70, 71, 208, 232], медицина [184, 277, 279,280], дизайн [258, 260, 312] и др.
Ярким и, пожалуй, единственным на сегодняшний день, примером интегрированной системы проектирования, дизайна и производства в области строительства и изготовления мебели, пользующейся известностью и реальным распространением, базирующейся на геометрическом моделировании в виртуальной среде, являются системы Intear и Woody, созданные в Киевском национальном университете строительства и архитектуры [190 - 192, 261, 262].
В последнее трехлетие появились новые направления виртуального моделирования - в области создания виртуальных образовательных сред [33, 304 - 307], виртуальных «расширенных» промышленных предприятий [54, 55, 255].

Содержание

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ 5
ВВЕДЕНИЕ 6
8.1. Актуальность темы 14
В.2. Связь тематики исследования с научными программами, планами,
темами 16
В.3. Цель и задачи исследования 17
В.4. Методы исследования 19
В.З. Научная новизна полученных результатов 20
В.6, Практическое значение полученных результатов 21
В.6. Апробация результатов исследования 23
РАЗДЕЛ 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕМЕ. СТРУКТУРИЗАЦИЯ
ПРОБЛЕМЫ. ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЯ 26
1.1. Постановка и структуризация проблемы исследования 26
1.2. Формы представления пространственных кривых в задачах КГ и
синтеза объектов и процессов СВР 28
1.3. Проблема минимизации графической информации и скорости ее
обработки 32
1.4. Формы задания и представления кривых 34
1.5. Оптимальность дискретного представления кривых 36
1.6. Восстановление кривых, заданных натуральными уравнениями 41
ВЫВОДЫ ПО ПЕРВОМУ РАЗДЕЛУ 42
РАЗДЕЛ 2. ИНТЕРПОЛЯЦИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ТОЧЕЧНЫХ
КАРКАСОВ. АЛГОРИТМЫ БЫСТРОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ 45
2.1. Специфические особенности интерполяции точечных каркасов 45
2.2. Классификация пространственных обводов по степени гладкости 46
2.3. Конструирование пространственных обводов порядка гладкости
до 1/1 47
2.4. Конструирование пространственных обводов порядка гладкости
до 2/2 51
2.5. Скоростные алгоритмы обработки и отображения виртуальных
сцен 56
2.5.1. Ускоренный алгоритм дискретной интерполяции в сферических
координатах 57
2.5.2. Скоростной алгоритм формирования экранных линий 61
2.5.3. Скоростные алгоритмы отображения полигонов 69
2.5.4. Скоростной алгоритм отображения выпуклых полигонов 73
2.5.5. Отображение текстуры на поверхности выпуклого полигона
методом билинейной интерполяции 74
2.5.6. Информационная и функциональная мощность визуализатора 79
з
2.5.7. Системы координат и единицы измерения объектов СВР 81
2.5.8. Систематизация видов движений объектов СВР 82
2.5.9. Технология описания движений наблюдателя 85
2.5.10. Формализация этапа разработки программы
экспериментальных исследований визуализатора 87
2.5.11. Планирование экспериментов для исследования
визуализаторов 88
ВЫВОДЫ ПО ВТОРОМУ РАЗДЕЛУ 89
РАЗДЕЛ 3. ИНТЕГРАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ И ОПТИМАЛЬНАЯ
ДИСКРЕТИЗАЦИЯ КРИВОЙ 93
3.1. Специальные формы задания кривых 93
3.2. Компактное представление кривой. Интегральная модель кривой 96
3.3. Геометрические свойства интегральной модели кривой 98
3.4. Моделирование специальных кривых в терминах ИМК 99
3.5. Методика оценки информативности дискретных каркасов кривых 103
3.6. Оптимальная дискретизация кривой 106
3.7. Моделирование дискретного каркаса кривой по ее интегральной
модели 109
ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕМУ РАЗДЕЛУ 114
РАЗДЕЛ 4. СИНТЕЗ ВИРТУАЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ И ДИНАМИКИ ИХ ПОВЕДЕНИЯ 116
4.1. Моделирование кинематического метода образования
поверхностей в полигональном формате 116
4.2. Моделирование закритической деформации тонкостенных упругих
оболочек 121
4.3. Моделирование динамических виртуальных объектов фрактальным
методом 125
4.4. Имитационное моделирование динамики поведения подвижных
виртуальных объектов 127
4.3.1. Имитационное моделирование движения наземного ТС 127
4.3.2. Имитационное моделирование динамики полета ЛА 134
ВЫВОДЫ ПО ЧЕТВЕРТОМУ РАЗДЕЛУ 139
РАЗДЕЛ 5. ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС СИНТЕЗА СВР -
РЕДАКТОР-МОДЕЛЕР REMOD 141
5.1. Тренажеры и тренажно-моделирующие комплексы. Функции,
основные требования к реалистичности визуальной составляющей СВР 141
5.2. Общие сведения о моделере REMOD 145
5.3. Основные функции комплекса REMOD 147
5.4. Редактор объектов 151
5.5. Основные технические характеристики редактора 152
5.5.1. Компоновка экрана редактор 160
5.5.2. Методика работы в редакторе 162
5.6. Редактор наложения текстур 168
5.7. Компилятор объектов 169
5.8. Редактор поведения объекта 170
5.9. Редактор рельефа 172
5.10. Редактор сцены 175
5.11. Компилятор карт 178
5.12. Редактор поведения наблюдателя 180
5.13. Имитатор-визуализатор 181
5.14. Построение перспективного изображения трехмерного
пространства 182
ВЫВОДЫ ПО ПЯТОМУ РАЗДЕЛУ 186
РАЗДЕЛ 6. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯ РЕДАКТОРА-МОДЕЛЕРА 189
6.1. Моделирование каналов технического зрения 189
6.2. Моделирование РЛС-сигнала и реконструкция изображений
виртуальных объектов 191
6.3. Процедурное моделирование инфракрасного канала технического
зрения 197
6.3.1. ИК-излучение. Физические характеристики, подлежащие
моделированию 197
6.3.2. Прохождение ИК-излучения через атмосферу 200
6.3.3. Поглощение ИК-излучения газами атмосферы и водяными
парами 201
6.3.4. Расчет облученности при работе инфравизора 202
6.3.5. Программная реализация метода моделирования ИК-канала 204
6.4. Программные комплексы учебного назначения 209
6.4.1. Программный комплекс компьютерного тестирования знаний 210
6.4.2. Работа с программой проведения тестовых испытаний 218
6.4.3. Тестирование знаний в среде Windows . 227
6.4.4. Программный комплекс - электронный задачник OurCAD 231
ВЫВОДЫ ПО ШЕСТОМУ РАЗДЕЛУ 238
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 241
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 246
ПРИЛОЖЕНИЯ 264

Диссертация | 2000 | Украина | docx/pdf | 5.42 Мб

Для доступа к источнику авторизируйтесь или зарегистрируйтесь.

Внимание! Все источники запакованы в zip архивы! Для распаковки на android-устройствах Вы можете воспользоваться одним из сторонних приложений, например Total Commander



Геометрический инструментарий синтеза среды виртуальной реальности применительно к тренажерам

релевантные научные источники:
  • Актуализация педагогического потенциала физкультурно-спортивной среды
    Манжелей Ирина Владимировна | Диссертация на соискание ученой степени доктора педагогических наук | Диссертация | 2005 | docx/pdf | 15.24 Мб
    - теория и методика физического воспитания, спортивной тренировки, оздоровительной и адаптивной физической культуры. Физическая культура и спорт -- Теория и методика физической культуры и спорта --
  • Липогенез у представителей мицелиальных грибов в связи с особенностями их разбития на средах с различным содержанием фосфатов
    Гончарова Ольга Владимировна | Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук | Диссертация | 1985 | docx/pdf | 6.59 Мб
    03.00.07 - микробиология ВВЕДЕНИЕ Актуальность проблемы Цель в задачи исследования Научная новизна работы Практическая ценность работы Апробация работа Публикации ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ Глава I. 0
  • Правовые проблемы участия общественности в оценке воздействия на окружающую среду
    Гришин Николай Николаевич | Диссертация на соискание ученой степени кандидата юридических наук. Москва - 2000 | Диссертация | 2000 | Россия | docx/pdf | 4.19 Мб
    Специальность 12.00.06 - природоресурсное право; аграрное право; экологическое право. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И СТЕПЕНЬ ИЗУЧЕННОСТИ ТЕМЫ. Актуальность темы исследования обусловлена
  • Разработка методов обнаружения движущихся металлических объектов в непроводящих и слабопроводящих средах
    Плешакова Екатерина Вячеславовна | Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Новосибирск - 2006 | Диссертация | 2006 | Россия | docx/pdf | 11.8 Мб
    Специальность 25.00.20 - Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика. Актуальность работы. Особенности распространения электромагнитных волн в геосредах
  • Информатика
    Н.В. Макарова | Учебник. - 3-е перераб. изд | Учебник | 2000 | pdf | 11.38 Мб
    Рассмотрены разделы информатики, определяющие базовый уровень подготовки специалистов: основы информационной культуры, современные технические средства и программный инструментарий новых
  • Разработка многоагентных комплексов защиты автоматизированных систем от преднамеренных деструктивных воздействий
    Ульянов Юрии Борисович | Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Санкт-Петербург - 2005 | Диссертация | 2005 | Россия | docx/pdf | 8.96 Мб
    Специальность 05.13.19 - методы и системы защиты информации, информационная безопасность. Необходимость обеспечения информационной безопасности Российской Федерации требует поиска качественно новых
  • Макроэкономика
    Оливье Бланшар | Учебник. Перевод с английского под научной редакцией Л.Л.Любимова. Издательский дом Государственного университета — Высшей школы экономики. Москва, 2010 | Учебник | 2010 | docx/pdf | 17.39 Мб
    Издание осуществлено в рамках инновационной образовательной программы ГУ ВШЭ «Формирование системы аналитических компетенций для инноваций в бизнесе и государственном управлении» Оглавление
  • Искусственный интеллект. Лекции
    | Лекция | 2016 | docx | 7.56 Мб
    Лекция 1. ПОНЯТИЕ ОБ ИСКУССТВЕННОМ ИНТЕЛЛЕКТЕ. ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ МЕХАТРОННЫЕ СИСТЕМЫ Лекция 2. Нечеткая логика: история проблемы, практические приложения Лекция №3. МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АППАРАТ ПРИНЯТИЯ
  • Билеты с ответами на экзамен по патофизиологии
    | Ответы к зачету/экзамену | 2017 | docx | 0.54 Мб
    44 билета с ответами на экзамен по патофизиологии 1 . Предмет и задачи патофизиологии, ее место в системе высшего медицинского образования. 2Аллергены, понятие, свойства, виды. 3. Синдром
  • Лекции по патологической физиологии
    | Лекция | 2017 | docx | 0.36 Мб
    Введение. Предмет, задачи и методы патофизиологии. Модилирование патологических процессов. Общая нозология. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ПАТОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИОЛОГИИ СВЯЗЬ ПАТОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИОЛОГИИ С ДРУГИМИ

Другие источники по дисциплине Инженерная геометрия и компьютерная графика:

- Авиационная и ракетно-космическая техника - Автоматизация и управление - Безопасность деятельности человека - Библиотековедение, библиографоведение и книговедение - Биотехнология пищевых продуктов - Гидравлика и инженерная гидрология - Документалистика, документоведение, архивоведение - Инженерная геометрия и компьютерная графика - Информатика, вычислительная техника и управление - Математическое и программное обеспечение вычислительных машин - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ - Материаловедение - Машиностроение и машиноведение - Методы и системы защиты информации, информационная безопасность - Метрология, информационно-измерительные приборы - Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы - Приборы и методы контроля природной среды - Проектная деятельность - Процессы и аппараты пищевых производств - Процессы и машины агроинженерных систем - Процессы и машины обработки материалов резанием - Радиотехника и связь - Системный анализ, управление и обработка информации - Системы, сети и устройства телекоммуникаций - Стандартизация и управление качеством продукции - Тепловые двигатели - Технологии и машины обработки давлением - Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки - Технология мясных, молочных, рыбных продуктов и холодильных производств - Технология неорганических веществ - Технология продовольственных продуктов - Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов - Транспортное, горное и строительное машиностроение - Управление в социальных и экономических системах (технические науки) - Электротехника -