基于虚拟现实的交通事故现场再现关键技术研究

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作为交通事故最严重的国家之一,我国2008年共发生道路交通事故265204起,造成直接财产损失10.1亿元,给整个社会带来的间接伤害更是无法估量。根据专家预测,伴随着我国公路通车里程和车辆持有量的迅速增长,我国道路交通事故死亡率在今后10年仍将在此高位徘徊。然而由于我国目前对交通事故现场勘查的工作仍主要依靠人眼判断、手工绘图,因此测量精度差、处理效率低、人为因素多,造成事故现场资料的不完整,致使交通事故的处理缺乏系统化、完整化、形象化的证据链,与目前的我国的数字化、信息化建设状况脱节。目前我国的交通事故现场存在处理耗时长、现场取证难的特点,针对于此通过社会调研和文献研究,本文探索利用虚拟现实技术帮助交警对交通事故现场进行立体还原,从而为交通执法和司法认定提供了极大的便利。虚拟现实技术通过结合计算机的软、硬件系统,使得基于大型数据集合的声音和图像的实时动画制作成为可能。本文探索利用交警现场采集的数据信息,结合碰撞检测技术、OpenGL和3DMax技术,对交通事故现场进行三维再现。本文在对目前常用的碰撞检测技术进行研究比较的基础上,提出存储优化的AABB包围盒层次树碰撞检测算法,使其具有相交测试快速和适合变形体碰撞检测的特点,从而从存储空间上进行优化来加快碰撞检测速度。首先,本文分析了如何构造一棵包围盒层次树,特别对将物体分解为二叉树结构的AABB包围盒层次树进行论述,通过分析两个物体AABB包围盒层次树间碰撞检测,从包围盒结构和叶结点结构上简化存储结构描述,节省了大量存储空间,仿真效果明显。利用目前专业三维建模软件很难实现虚拟现实所需要的互动性,同时,在OpenGL建立的虚拟现实环境中,通过编程进行复杂的三维建模也很困难。因此,论文的另一个重点是在分析虚拟环境建模技术的基础上,通过研究比较现在流行的利用OpenGL创建3D模型的方法,提出了一种新方法,即利用3DSMax进行复杂建模,并将模型导出为3DS格式,然后通过在OpenGL下编程控制模型来达到对虚拟现实环境的仿真。本文在第四章详细阐述了外部3DS格式的三维模型数据的导入技术,真实感虚拟环境的生成技术(包括材质和光照设置、纹理映射)以及OpenGL中三维物体的显示技术,从而为建立虚拟环境系统奠定了基础。最后,本文通过大量的社会调研,设计并实现了一套交通事故现场再现系统。通过交警现场采集到的数据,对再现所需的基本数据进行输入,进而调用系统库中的3D模型,结合包围盒碰撞检测技术对事故现场进行再现。
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