計(jì)算機(jī)三維仿真技術(shù)精選(九篇)

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第1篇：計(jì)算機(jī)三維仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)仿真；三維模型；排水施工；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G623文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

前言

排水工程是我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展過程中的一個(gè)重要的項(xiàng)目，不僅關(guān)系到我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，還關(guān)系到百姓的生活，是一項(xiàng)利國(guó)利民的工程項(xiàng)目。排水工程施工過程十分復(fù)雜，為了保證施工質(zhì)量，應(yīng)該要與時(shí)代接軌，引入更多先進(jìn)的技術(shù)和手段。傳統(tǒng)的排水施工過程中，進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)，主要是依靠人工的設(shè)計(jì)方式，出錯(cuò)率較高，效率比較低，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及普及，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與排水工程領(lǐng)域之間的結(jié)合，推進(jìn)排水工程建設(shè)的進(jìn)度，也提高了施工的效率以及質(zhì)量。隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的不斷完善，在排水工程中的應(yīng)用也會(huì)越來越普遍。

一、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的特點(diǎn)以及優(yōu)勢(shì)分析

隨著互聯(lián)網(wǎng)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)在我們的生產(chǎn)生活過程中的應(yīng)用變得越來越廣泛，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)就是其中的一個(gè)重要方面。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)及硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)一種人可以通過一定感知方式所感受到的虛擬環(huán)境，它集成了計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、仿真技術(shù)、人工智能技術(shù)、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果，由計(jì)算機(jī)圖形構(gòu)成三維數(shù)字模型，提供給人們通過計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作與交互的一種全新方式。這種技術(shù)在應(yīng)用過程中最大的一個(gè)特點(diǎn)就是能夠?qū)崿F(xiàn)用戶與虛擬環(huán)境之間的一種交互，人類傳統(tǒng)的認(rèn)知方式主要是通過親身接觸大自然來實(shí)現(xiàn)的，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用，擴(kuò)大了人們對(duì)自然環(huán)境的認(rèn)知的范圍。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)特征，第一，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)可以快速地對(duì)多種施工方案進(jìn)行比較和分析，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在排水工程施工中的應(yīng)用，一個(gè)最重要的方面就是能夠快速地對(duì)各種方案進(jìn)行比較分析，從而選出最合適的一個(gè)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工。在仿真階段，基于仿真的結(jié)果，可以進(jìn)行相應(yīng)的探討，從而決定出哪些因素對(duì)施工過程有較大的影響，哪些施工階段的影響最大，從而采取政策的預(yù)防措施。第二，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的成本較低。與傳統(tǒng)的真實(shí)的原型實(shí)驗(yàn)不同的是，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是利用軟件的開發(fā)以及應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的一種模擬實(shí)驗(yàn)方式，其中需要支出的費(fèi)用主要是計(jì)算機(jī)硬件以及軟件的費(fèi)用，相對(duì)于真實(shí)的模型實(shí)驗(yàn)而言，成本比較低。第三，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的可靠性比較高，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的效率主要取決于系統(tǒng)模型以及軟件的正確性，在系統(tǒng)模型以及軟件編制是正確無誤的前提下，排水工程施工過程中的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用，會(huì)對(duì)各種約束條件進(jìn)行分析和考慮，與傳統(tǒng)的人工操作過程中的可靠性進(jìn)行比較而言，可靠性和穩(wěn)定性更高。第四，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的實(shí)用性更強(qiáng)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在很多方面都可以應(yīng)用，只要是可以通過數(shù)學(xué)進(jìn)行描述的模型，都可以利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行仿真，比如在排水工程施工過程中的應(yīng)用，可以對(duì)各個(gè)過程進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)成本進(jìn)行預(yù)測(cè)等，提高排水工程施工管理過程中的效率。

二、計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)在排水工程施工過程中的應(yīng)用

（一）計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)的實(shí)現(xiàn)步驟

計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)是以數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)的，就計(jì)算機(jī)本身而言，是不能對(duì)施工過程中的問題進(jìn)行分析和處理，需要建立一個(gè)能夠反映出事物的本質(zhì)特征的模型，在排水工程施工過程中的應(yīng)用，主要分為四個(gè)步驟。

1、建立相應(yīng)的模型

在建模的過程中，應(yīng)該要對(duì)排水工程的實(shí)際問題進(jìn)行分析，將施工過程中應(yīng)該要注意的各種問題、限制條件、約束內(nèi)容等進(jìn)行考慮，然后利用數(shù)學(xué)、力學(xué)等理論將誰理工本工程施工過程中的數(shù)字模型描繪出來，利用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，將各種預(yù)定的數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)中去，對(duì)于各種數(shù)據(jù)應(yīng)該要保證建模的精確性。此外，還可以通過人工干預(yù)的手段在建立的模型中進(jìn)行數(shù)據(jù)的修改，保證各種數(shù)據(jù)的完整性。各種數(shù)據(jù)應(yīng)該要涉及到施工階段的總體場(chǎng)地布置情況、施工進(jìn)度、材料用量等情況。

2、輸入模型

輸入模型指的是將建立起來的模型輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行處理的一種方式，計(jì)算機(jī)仿真模擬的模型就是最終體現(xiàn)出來的模型內(nèi)容，這個(gè)步驟是計(jì)算機(jī)模擬仿真過程中的一個(gè)十分重要的步驟和環(huán)節(jié)，模型就是把建立的模型通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的處理，這種形式所體現(xiàn)的模型內(nèi)容也就是計(jì)算機(jī)仿真模擬模型，同時(shí)也是進(jìn)行計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真模擬計(jì)算的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

3、計(jì)算機(jī)仿真模擬

將模型放置到計(jì)算機(jī)模塊中，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)排水工程方案的模擬分析，是排水工程施工過程中的一個(gè)十分重要的步驟，這個(gè)環(huán)節(jié)是將排水施工過程中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的一個(gè)過程，通過對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，得到相應(yīng)的模擬結(jié)果，從而為施工過程中的各種問題的預(yù)測(cè)奠定基礎(chǔ)，確保施工過程中的精確度。

（二）計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)首先需要建立排水工程的虛擬環(huán)境，這是進(jìn)行仿真的第一步，比如地形、施工場(chǎng)地、電站建筑物、擋水地下建筑物等，都需要進(jìn)行模擬，同時(shí)還要對(duì)各種排水工程的設(shè)備進(jìn)行模擬，當(dāng)前的排水工程模擬過程中，三維仿真技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于排水工程施工過程中的各種運(yùn)行狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，有助于進(jìn)行智能化以及可視化管理。

計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，需要建立相應(yīng)的三維模型。建立三維模型，主要是以排水工程為研究的對(duì)象，利用對(duì)應(yīng)的模擬軟件以及實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)軟件，將各種數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，形成逼真的三維模型。三維幾何模型是整個(gè)工程虛擬場(chǎng)景中的一個(gè)基礎(chǔ)，模型的建立包括三維地形的建模以及建筑物的建模，比如在排水工程施工過程中會(huì)遇到很多擋水地下建筑物、管道等，模型建立的過程中應(yīng)該要對(duì)各種建模任務(wù)進(jìn)行劃分，建立一個(gè)比較完整的仿真系統(tǒng)，還需要對(duì)各種植物、橋梁、公路、碼頭等場(chǎng)景進(jìn)行描述，利用仿真實(shí)驗(yàn)，對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的虛擬建模軟件會(huì)根據(jù)二維平面文件，建筑物的立面圖、剖面圖建立三維模型，然后建立與模型相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)，將數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)的各種屬性進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)三維模型的完善。

結(jié)語

隨著計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的普及，各種信息技術(shù)在我們的生產(chǎn)生活中應(yīng)用越來越廣泛，計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)就是一種比較常見的計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)排水工程施工具有十分重要的意義。在模擬過程中，通過模型的建立、仿真以及仿真結(jié)果的分析，有助于對(duì)排水工程的施工進(jìn)行高效管理，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本、提高施工效率的目的。

參考文獻(xiàn)

[1] 程鵬軍，李海燕.計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用[J].東北排水水電，2010（09）

[2] 齊兆春，馬剛琳.計(jì)算機(jī)三維仿真技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用[J].吉林排水，2007（01）

第2篇：計(jì)算機(jī)三維仿真技術(shù)范文

按照外科學(xué)教學(xué)大綱的要求，在臨床骨科教學(xué)中，骨折的類型和發(fā)生機(jī)制是骨科損傷疾病的教學(xué)重點(diǎn)。在傳統(tǒng)的教學(xué)環(huán)節(jié)中，這部分僅僅通過課本上的模式圖或典型的X線片來進(jìn)行說明，學(xué)生在認(rèn)知過程中缺乏對(duì)立體形象和發(fā)病機(jī)制的了解，僅僅掌握了一些概念性的名詞術(shù)語。我們科室通過采集正常人體不同部位的CT斷層影像，運(yùn)用逆向工程與有限元的基本概念和理論，采用醫(yī)學(xué)專用的建模軟件Mimics讀取原始的股骨CT圖片的DICOM格式，利用閾值分割算法完成股骨的圖像分割，并利用面繪制算法對(duì)股骨及其內(nèi)部的髓腔進(jìn)行三維仿真，然后根據(jù)股骨髓腔幾何解剖狀態(tài)應(yīng)用CAD軟件設(shè)計(jì)個(gè)性股骨假體(圖1)。在骨折這一內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計(jì)中，我們還結(jié)合Mimics軟件自帶的有限元分析模塊，計(jì)算模擬出不同應(yīng)力狀態(tài)下骨骼的受力情況，利用不同的顏色分布，直觀地顯示出各個(gè)部位的受力分布，對(duì)其中的受力情況進(jìn)行分析，幫助學(xué)生理解臨床椎體壓縮性骨折最易發(fā)生部位背后所涉及的力學(xué)機(jī)制(圖2)，進(jìn)一步讓學(xué)生了解骨折的外科治療。另外，還可以利用Mimics基于灰度值賦材質(zhì)，實(shí)現(xiàn)股骨有限元模型材料正確的非均勻及各向異性描述，模擬假體材料置換后股骨的應(yīng)力情況。我們還結(jié)合科室課題研究，對(duì)諸如脊柱壓縮性骨折的骨水泥治療等對(duì)椎體的生物力學(xué)改善進(jìn)行了延伸。通過這些方法，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了臨床的骨科治療方法，更為實(shí)際臨床工作奠定了基礎(chǔ)。

通過實(shí)際教學(xué)比較，學(xué)生對(duì)理解骨折的機(jī)制和治療方案有一個(gè)全新的認(rèn)知。為了進(jìn)一步滿足學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)軟組織的作用了解，我們還利用計(jì)算機(jī)對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中復(fù)雜的肌肉和骨骼力學(xué)進(jìn)行分析。Anybody是商業(yè)化軟件中唯一兼與人機(jī)工程學(xué)和生物力學(xué)的分析軟件，其可以通過導(dǎo)入完整的人體肌肉骨骼模型，用于產(chǎn)品的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)。可以計(jì)算模型中各塊骨骼、肌肉和關(guān)節(jié)的受力、變形、肌腱的彈性能、反抗肌肉作用和其它對(duì)于工作中的人體有用的特性等。在骨科教學(xué)中，關(guān)于骨腫瘤和骨關(guān)節(jié)炎癥的發(fā)展如果只給出臨床分型的圖片還是不能激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，采用動(dòng)畫對(duì)骨科疾病的動(dòng)態(tài)顯示，能夠更加直觀和良好地闡述疾病的演變過程。在實(shí)現(xiàn)方面，可以利用已經(jīng)制作完成的三維影像，利用Flash等動(dòng)畫制作軟件，合成四維的動(dòng)畫，插入到課件中進(jìn)行播放。通過計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，我們讓傳統(tǒng)的教學(xué)從二維變成三維，從靜止變成運(yùn)動(dòng)，從單一介紹結(jié)果到借助計(jì)算機(jī)分析機(jī)制，多層次地豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)解決了骨科學(xué)教學(xué)中人體組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜、立體形態(tài)難于表述的矛盾。在臨床教學(xué)中，從聲像、文字、動(dòng)畫等多個(gè)角度刺激學(xué)生，對(duì)學(xué)生有較強(qiáng)的吸引力和感染力，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生求學(xué)、求知的欲望，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性、創(chuàng)造性，加深學(xué)生對(duì)抽象知識(shí)的理解，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的一大優(yōu)勢(shì)在于將傳統(tǒng)的書本描繪的平面圖片轉(zhuǎn)換為仿真的三維模型，能精確地表達(dá)人體形態(tài)的各個(gè)器官、骨骼、肌肉、血管等組織，特別是關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)。它將學(xué)生置于具體真實(shí)的三維重建的多媒體環(huán)境中，學(xué)生在虛擬現(xiàn)實(shí)中探索、理解教學(xué)內(nèi)容，從而在潛移默化中達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)和能力的目的［10-12］。另外，同學(xué)普遍接受計(jì)算機(jī)技術(shù)在課堂教學(xué)的應(yīng)用，對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用尤其是動(dòng)畫很感興趣，提高了課堂參與的互動(dòng)性。

與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)模式存在著明顯優(yōu)勢(shì)，在信息技術(shù)發(fā)展的今天，教師必須將傳統(tǒng)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，充分利用計(jì)算機(jī)多媒體的優(yōu)勢(shì)，制作良好的課件及視頻，以更好地完善教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量［13］。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)(computersimulationtechnology，CST)超越了普通的多媒體技術(shù)，它利用計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的成果建立被仿真的系統(tǒng)的模型，并在某些實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)的一門綜合性技術(shù)。虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于骨科學(xué)教學(xué)系統(tǒng)中后，可以對(duì)骨科的知識(shí)領(lǐng)域中涉及到的實(shí)物教學(xué)進(jìn)行必要的補(bǔ)充、完善和擴(kuò)展，能夠保證骨科教學(xué)系統(tǒng)具有良好的開放性和真實(shí)感的交互，促進(jìn)骨科教學(xué)模式和理念的進(jìn)一步變化，也必將成為整個(gè)教學(xué)改革的一個(gè)重要的發(fā)展方向。

第3篇：計(jì)算機(jī)三維仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞 三維顯示；空中交通；管制；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：tp391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：1671—7597（2013）051-094-02

“空中交通日趨繁忙 ，日益增長(zhǎng)的飛行總量與相對(duì)有限的空中交通管制能力之間的矛盾，已成為各國(guó)航空界急需解決的問題”。它迫切需要我們引進(jìn)新技術(shù)來解決空中交通管制因航班流量增加，起降飛機(jī)數(shù)量日益增長(zhǎng)帶來的新問題。

“目前通常的二維平面顯示在某些方面已不能滿足人類的需求，人們希望顯示器能真實(shí)地還原顯示出空間的三維信息?！比S顯示仿真技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用性，它逐步向分布式聯(lián)網(wǎng)仿真發(fā)展，具有很強(qiáng)的人機(jī)交互能力。將三維顯示仿真技術(shù)應(yīng)用到空中交通管制中，可以創(chuàng)造出三維視景和空間立體環(huán)境，給空中交通管制員強(qiáng)烈的沉浸感。

1 三維顯示概念及運(yùn)用意義闡述

1.1 三維顯示

“所謂真實(shí)空間三維顯示就是人們無需借助任何器具，能夠像平時(shí)觀看周邊景物一樣，圍繞著客觀景物觀看到該景物各個(gè)側(cè)面的三維信息。”它借助現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)將立體圖像以平面投影圖或透視圖的形式在平面上表現(xiàn)出來。

1.2 三維顯示仿真技術(shù)在空中交通管制中應(yīng)用意義

三維顯示仿真技術(shù)用于空中交通管制系統(tǒng)，它更關(guān)注于表示航空器相對(duì)于地面障礙的高度，以及相對(duì)于其他航空器的位置。計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)模擬器的運(yùn)用，可以實(shí)時(shí)的顯示三維運(yùn)動(dòng)實(shí)體，顯示效果很好，很逼真。能夠有效幫助空中交通管制員充分認(rèn)識(shí)交通情況，有效的把握空中沖突，減少人為因素造成的空中交通飛行事故，增加空中運(yùn)行的安全系數(shù)。

2 三維顯示仿真技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

2.1 管制階段

1）機(jī)場(chǎng)和進(jìn)近管制的顯示。

該顯示主要考慮這一管制區(qū)域的仿真實(shí)現(xiàn)。讓管制員了解各飛機(jī)之間、飛機(jī)與障礙物間的位置關(guān)系。通過地空數(shù)據(jù)鏈，將位置信息發(fā)送給飛機(jī)員，讓他了解具體情況，有效提升管制員指令的準(zhǔn)確性。

2）區(qū)域管制的顯示。

飛機(jī)圖標(biāo)對(duì)象：屏幕飛機(jī)圖標(biāo)表示當(dāng)前空中某架飛機(jī)，它用簡(jiǎn)單的幾何圖形代表飛機(jī)被雷達(dá)探測(cè)的狀態(tài)。

背景地圖對(duì)象：背景地圖類似于某用戶查看飛機(jī)圖標(biāo)的參考坐標(biāo)系，顯示系統(tǒng)提供給航路、走廊、扇區(qū)、vor點(diǎn)、ndb點(diǎn)、基本測(cè)距圓環(huán)、機(jī)場(chǎng)、扇區(qū)報(bào)告點(diǎn)等地圖信息。

2.2 三維環(huán)境的生成

三維模型環(huán)境的建立：

系統(tǒng)軟件中，因三維仿真的需要，需要建立較多的三維模型。不同三維景物復(fù)雜程度與仿真需求各不相同，實(shí)現(xiàn)方法也各不相同。我們主要借助3dmax 與maya等軟件的強(qiáng)大功能，完成建模任務(wù)。

1）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三維地形圖構(gòu)建。

三維地形是為了增加三維環(huán)境逼真度。其中地形是最復(fù)雜的景物，其三維真實(shí)感圖形能極大程度的反映外部客觀世界，它可視程度高，動(dòng)態(tài)感強(qiáng)烈，存儲(chǔ)和查詢方便。

三維真實(shí)感地形圖構(gòu)建，有這樣一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)：格式即地形圖生成中的dtm數(shù)據(jù)中的dem，它是用系列等間隔的地形高程值來表示；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：三維地形圖的生成需要進(jìn)行空間三維坐標(biāo)的變換；地形模型的簡(jiǎn)化：dtm數(shù)據(jù)龐雜，使用計(jì)算機(jī)來處理，會(huì)降低計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度，我們要對(duì)地形模型進(jìn)行簡(jiǎn)化與分層處理，要考慮顯示效果與顯示速度的平衡；地物模型建立：虛擬地形環(huán)境中的地物模型通常用實(shí)物模型表示，我們可以用3d max構(gòu)建地物模型，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)換；地物疊加：三維真實(shí)地形圖dem數(shù)據(jù)中既要有地形表面的高程數(shù)據(jù)，也要有疊加在其表面的人工與自然地物。

2）仿真環(huán)境。

仿真環(huán)境的建立取決于對(duì)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的全面分析。仿真環(huán)境要求計(jì)算機(jī)生成的飛機(jī)具有動(dòng)作、感知、認(rèn)知、行為等屬性，是一個(gè)“智能”實(shí)體。建模時(shí)面向?qū)ο筮M(jìn)行分析，從低到高。仿真環(huán)境由環(huán)境、實(shí)體、管制設(shè)備等部分組成?？罩薪煌ü苤茊T憑借管制設(shè)備參與仿真活動(dòng)。自然環(huán)境、人與系統(tǒng)相互交互，構(gòu)建成客觀世界模型。仿真環(huán)境借助以太網(wǎng)將仿真飛機(jī)的變化信息、位置數(shù)據(jù)、仿真自然環(huán)境變化信息等聯(lián)系起來，根據(jù)空中交通管制的要求來減增

仿真內(nèi)容。

2.3 顯示終端系統(tǒng)

1）實(shí)時(shí)生成。

各雷達(dá)具體地理位置各不相同，旋轉(zhuǎn)周期也不同，造成系統(tǒng)獲得的目標(biāo)報(bào)告的動(dòng)態(tài)參數(shù)與時(shí)間先后不一致，分析與確定合理的周期非常關(guān)鍵。依據(jù)民航現(xiàn)有的雷達(dá)旋轉(zhuǎn)頻率我們把系統(tǒng)的處理周期t與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)刷新率設(shè)為4.1秒經(jīng)驗(yàn)值。目標(biāo)的出現(xiàn)先進(jìn)行坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，從極坐標(biāo)系到直角坐標(biāo)系，然后將得到的航跡進(jìn)行處理。再將得到的處理后的坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)變量傳輸?shù)街醒胫鳈C(jī)。由中央主機(jī)進(jìn)行處理，再通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)斤@示終端區(qū)。由其判斷與飛機(jī)位置相應(yīng)的空間環(huán)境或者地形環(huán)境，數(shù)據(jù)加載的過程就完成了，最后通過計(jì)算機(jī)顯示出來。

2）顯示終端的體系結(jié)構(gòu)。

顯示終端軟件邏輯組成與相互關(guān)系，如圖1所示。

空中交通管制自動(dòng)化系統(tǒng)最主要的組成部分是三維顯示，管制員憑借雷達(dá)數(shù)據(jù)顯示終端傳輸?shù)膭?dòng)態(tài)與靜態(tài)的航圖數(shù)據(jù)，可以準(zhǔn)確的對(duì)空中管制區(qū)域內(nèi)的飛機(jī)提供管制服務(wù)。

3）數(shù)據(jù)庫(kù)生成。

仿真過程構(gòu)建包括建筑、地形、機(jī)場(chǎng)等幾何模型，它的構(gòu)建可以為空中交通管制人員提供逼真的三維環(huán)境。在進(jìn)行異構(gòu)仿真設(shè)備聯(lián)網(wǎng)時(shí)，我們可采用不同設(shè)備生成圖像，前提是數(shù)據(jù)庫(kù)必須一致。要達(dá)到這一要求，必須要先獲得仿真所需的所有源數(shù)據(jù)，包括滑行道、跑道、障礙物、停機(jī)坪位置等數(shù)據(jù)，包括物體的色彩、尺寸、外形、紋理、亮度等；然后依據(jù)原數(shù)據(jù)構(gòu)建物體幾何模型；最后手工實(shí)現(xiàn)和調(diào)整無法自動(dòng)完成的程序。

虛擬環(huán)境中常遇到模型一致性問題。即在虛擬環(huán)境中，各種模型必須要互相協(xié)調(diào)，要具有一致性，也即符合物理規(guī)律。那么在時(shí)間與空間上的不一致我們要通過各種方式表現(xiàn)出來。比如空中交通管制人員的二維圖形平面顯示器與三維視景之間。要使周圍場(chǎng)景與實(shí)體運(yùn)動(dòng)相一致，需要我們客觀的進(jìn)行場(chǎng)景描述，提供地形、建筑物等實(shí)體數(shù)據(jù)，構(gòu)建與視景相匹配的數(shù)據(jù)庫(kù)。

它主要由圖形繪制庫(kù)、窗口管理庫(kù)、菜單管理庫(kù)、地圖數(shù)據(jù)庫(kù)、消息隊(duì)列庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)通信庫(kù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、配置函數(shù)庫(kù)、通用函數(shù)庫(kù)等函數(shù)庫(kù)組成。下面對(duì)各庫(kù)的具體功能與組成模塊進(jìn)行簡(jiǎn)述：

圖形繪制庫(kù)包括高級(jí)圖形繪制模塊、基本圖形繪制模塊、空域繪制模塊、航線繪制模塊、機(jī)場(chǎng)數(shù)據(jù)模塊、無方向性導(dǎo)航臺(tái)模塊、報(bào)告點(diǎn)繪制模塊、山峰繪制模塊、空中走廊模塊等多個(gè)模塊，主要在各窗口繪制各種圖形元素；地圖數(shù)據(jù)庫(kù)主要是保存各類航圖數(shù)據(jù)；窗口管理庫(kù)主要由子窗口模塊、主窗口模塊、著陸窗口模塊、系統(tǒng)狀態(tài)窗口模塊等組成，用于窗口的操作與顯示；菜單管理庫(kù)由單個(gè)模塊組成，主要提供系統(tǒng)菜單動(dòng)態(tài)顯示；動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)可以通過獨(dú)特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理；消息隊(duì)列庫(kù)的功能主要是對(duì)消息隊(duì)列進(jìn)行創(chuàng)建與維護(hù)等，為其他模塊創(chuàng)建、接收、發(fā)送與關(guān)閉消息隊(duì)列提供數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)通信庫(kù)的功能是對(duì)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)行封裝，為其他模塊直接使用該庫(kù)函數(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信創(chuàng)造條件；配置函數(shù)庫(kù)主要是讀取和保存配置數(shù)據(jù)；通用函數(shù)庫(kù)主要提供一部分通用函數(shù)，像屏幕投影函數(shù)、球極平面投影函數(shù)、坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)函數(shù)與坐標(biāo)系平移函數(shù)等。

3 結(jié)論

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，有力的促進(jìn)了社會(huì)的發(fā)展，有效的解決了空中交通管制等多種問題。只要我們不斷的進(jìn)行探索，相信計(jì)算機(jī)技術(shù)會(huì)給航空業(yè)帶來極大的便利，在社會(huì)主義現(xiàn)代化進(jìn)程中提供更好的服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊振鵬，于寶峰，王行仁.空中交通管制仿真環(huán)境研究[j].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2002（04）.

第4篇：計(jì)算機(jī)三維仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：3D數(shù)字仿真技術(shù)；城市服務(wù)；應(yīng)用

1 概述

3D數(shù)字仿真技術(shù)主要是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)，為用戶創(chuàng)造一個(gè)逼真的虛擬環(huán)境，既可以是對(duì)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的虛擬，也可以是對(duì)一些想象的物體的虛擬。目前在城市建設(shè)以及工業(yè)產(chǎn)品等領(lǐng)域中的發(fā)展比較廣泛。本文主要通過分析3D數(shù)字仿真技術(shù)的發(fā)展情況，探討其在當(dāng)前的城市服務(wù)中的應(yīng)用情況。

2 3D數(shù)字仿真技術(shù)概述

2.1 3D數(shù)字仿真技術(shù)概念及特點(diǎn)

3D（三維）數(shù)字仿真，一般也稱虛擬仿真，主要是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)生成一個(gè)無限逼近現(xiàn)實(shí)的虛擬環(huán)境，該環(huán)境中存在視、聽、觸、味等多種感知，用戶則通過各種傳感器設(shè)備接收自身自然反應(yīng)的行為、活動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)與虛擬世界中的個(gè)體產(chǎn)生聯(lián)系的一種技術(shù)。

3D數(shù)字仿真技術(shù)一般具備三個(gè)特點(diǎn)：（1）沉浸感。由于3D數(shù)字仿真技術(shù)創(chuàng)造出了一個(gè)虛擬的現(xiàn)實(shí)世界，單從視覺效果上來看，用戶很容易產(chǎn)生一種置身于這種虛擬環(huán)境的感受。（2）多感知性。雖然目前的3D數(shù)字仿真技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的感知只有視覺、聽覺發(fā)展的比較成熟。但是理想狀態(tài)下，3D數(shù)字仿真技術(shù)還應(yīng)該具備味覺、嗅覺以及觸覺等在現(xiàn)實(shí)生活中存在的多種人類感知行為，為人類營(yíng)造一個(gè)真正逼近現(xiàn)實(shí)的虛擬環(huán)境。（3）交互性。所謂交互性是指用戶可與虛擬環(huán)境中的實(shí)體進(jìn)行交流、操作等行為，而且通過這些行為可以得到實(shí)時(shí)的反饋。

2.2 3D數(shù)字仿真技術(shù)發(fā)展

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的大量普及，3D數(shù)字仿真技術(shù)也隨之進(jìn)入了快速的發(fā)展時(shí)期。而美國(guó)作為該技術(shù)的發(fā)源地，目前在該技術(shù)領(lǐng)域依然處于世界領(lǐng)先地位，于2007年率先提出六方沉浸體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，并期望達(dá)到1億像素的顯示效果。然而目前最大的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中能夠提供的像素僅為4300萬，且只有五方沉浸體驗(yàn)效果。因此，這項(xiàng)技術(shù)被美國(guó)業(yè)界認(rèn)為是下一世紀(jì)重要競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)，一些大型的公司，像波音、福特等公司均有對(duì)應(yīng)的大型研發(fā)中心。我國(guó)雖然起步較晚，但是許多高校、企業(yè)也都在積極研制3D數(shù)字仿真技術(shù)，目前也都取得了十分顯著的進(jìn)步。

3 3D數(shù)字仿真技術(shù)提供的城市服務(wù)探究

3.1 城市建設(shè)領(lǐng)域

隨著房地產(chǎn)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，房地產(chǎn)廠商主要宣傳的要點(diǎn)包括：地理位置、社區(qū)規(guī)劃、戶型設(shè)計(jì)等。然而目前對(duì)于戶型的空間設(shè)計(jì)等方面發(fā)展已經(jīng)很難再有革命性的突破，一些廠商的宣傳手段還僅限于條幅、實(shí)物模型等。但是隨著社會(huì)的發(fā)展，人們希望能夠更加直觀、快捷、方便地看到整個(gè)樓盤的詳細(xì)信息。傳統(tǒng)的手段是無法滿足這些需求的，而3D數(shù)字仿真技術(shù)，這一專注于營(yíng)造仿真環(huán)境的技術(shù)就得到了廣泛的應(yīng)用。房地產(chǎn)廠商通過制作一些建筑動(dòng)畫，直觀地展現(xiàn)小區(qū)虛擬場(chǎng)景、樓盤樣式、以及三維虛擬樣板房等。通過使用這些3D動(dòng)畫作為宣傳手段，能夠讓居民非常直觀的體驗(yàn)、感受到住房的樣子，因此取得了非常好的宣傳效果。

3.2 工業(yè)領(lǐng)域

現(xiàn)如今，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活也因?yàn)楦鞣N工業(yè)產(chǎn)品的快速發(fā)展而變得非常方便。像汽車、醫(yī)療器械等一些與人們生活息息相關(guān)的工業(yè)產(chǎn)品，一般在最終上市之前都會(huì)進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)。之前由于技術(shù)水平有限，只有等到產(chǎn)品研發(fā)出來之后才能進(jìn)行相關(guān)的檢驗(yàn)，一旦產(chǎn)品出現(xiàn)問題勢(shì)必造成大量資源的浪費(fèi)。

隨著3D數(shù)字仿真技術(shù)的產(chǎn)生，技術(shù)人員可將設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，既可以將設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品整體、空間構(gòu)造都非常詳細(xì)地展現(xiàn)出來，而且還可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在虛擬的環(huán)境中對(duì)，對(duì)這些產(chǎn)品進(jìn)行安全、事故模擬實(shí)驗(yàn)。像汽車行業(yè)，一般會(huì)利用3D數(shù)字仿真技術(shù)進(jìn)行車輛撞擊事故模擬；在煤礦產(chǎn)業(yè)，一般利用3D數(shù)字仿真技術(shù)進(jìn)行安全生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，確定最終的安全挖掘方案等。

3.3 事故模擬

傳統(tǒng)的事故分析都是通過事故現(xiàn)場(chǎng)照片或者是現(xiàn)場(chǎng)遺留下來痕跡等來進(jìn)行相P的判斷，但是這種缺乏動(dòng)態(tài)模擬過程的分析方式缺乏直觀性。而事故一旦發(fā)生，通常會(huì)伴隨著賠償、處罰等后續(xù)事件，如果能夠完全還原當(dāng)時(shí)的情景，有助于相關(guān)負(fù)責(zé)人十分方便、快捷、準(zhǔn)確的處理相關(guān)事故。目前已經(jīng)開展的研究?jī)?nèi)容包括：橋梁坍塌事故分析、交通事故分析、煤礦事故分析等。其中交通事故分析發(fā)展相對(duì)的較為成熟，而且現(xiàn)在已經(jīng)有很多交通管理部門引進(jìn)這些技術(shù)，對(duì)交通事故進(jìn)行模擬還原，從而對(duì)發(fā)生當(dāng)事人進(jìn)行相關(guān)責(zé)任判斷。

3.4 施工演示

目前國(guó)家各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正在如火如荼的進(jìn)行中，面對(duì)這些大型的工程項(xiàng)目，以前只能通過工程圖紙或簡(jiǎn)單的模型等形式進(jìn)行展示。對(duì)于缺乏足夠的空間想象能力或者項(xiàng)目新手來說，很難去想象到整個(gè)工程中每個(gè)實(shí)物的具體樣式，而3D數(shù)字仿真技術(shù)大到整體效果，小到部件的構(gòu)造等，可以非常逼真的展示工程項(xiàng)目實(shí)景。不僅方便進(jìn)行施工演示，而且在進(jìn)行工程匯報(bào)時(shí)，也可以非常具體的展示當(dāng)前的具體施工狀況，以及與完整項(xiàng)目之間的差距等。

4 結(jié)束語

3D數(shù)字仿真技術(shù)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，正處在高速發(fā)展的階段，而且正在以其獨(dú)特的方式改善人們的生活、學(xué)習(xí)和工作方式。除上述提到的一些應(yīng)用領(lǐng)域之外，3D數(shù)字仿真技術(shù)還有許多其它的應(yīng)用領(lǐng)域，而且隨著5D時(shí)代的到來，還會(huì)產(chǎn)生更多的現(xiàn)在還無法想象的應(yīng)用領(lǐng)域。但同時(shí)還應(yīng)該意識(shí)到，由于一些技術(shù)難點(diǎn)，比如說在虛擬空間中實(shí)現(xiàn)嗅覺、味覺等技術(shù)，目前還沒有攻克，3D數(shù)字仿真技術(shù)未來的發(fā)展道路還有很長(zhǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]張晶.淺談三維動(dòng)畫的應(yīng)用領(lǐng)域[J].山東工業(yè)技術(shù)，2013（11）：151.

[2]周飛，孫超.論三維動(dòng)畫在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用和價(jià)值[J].藝術(shù)科技，2013（05）：179.

第5篇：計(jì)算機(jī)三維仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞:仿真;虛擬樣機(jī);計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

以信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)理論、通信技術(shù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)仿真技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展。特別的是,系統(tǒng)仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)備制造領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。比如世界上的許多大飛機(jī)制造公司(如美國(guó)波音、洛克希德?馬丁、法國(guó)空中客車等公司)和大汽車制造公司(如通用、福特、戴姆勒-奔馳、豐田、寶馬、大眾等公司)都在產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)分析、制造和管理的各個(gè)階段大量地、充分地使用仿真技術(shù),不僅大大地縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期,極大地減少了人力。

一、機(jī)械設(shè)備制造仿真技術(shù)概論

仿真技術(shù)的迅猛發(fā)展,為機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)、性能分析與制造提供了強(qiáng)有力的利研手段,逐漸形成了專業(yè)的機(jī)械系統(tǒng)仿真技術(shù)。主要的仿真技術(shù)包括cAD三維建模、結(jié)構(gòu)有限元分析、多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)。應(yīng)用它們可以解決從零件到裝配件的結(jié)構(gòu)剛強(qiáng)度和產(chǎn)品的各項(xiàng)性能要求等問題,這些技術(shù)作為機(jī)械系統(tǒng)仿真技術(shù)中的幾個(gè)最為關(guān)鍵的部分,相互滲透,相互關(guān)聯(lián),大有一體化和集成化趨勢(shì)。

二、設(shè)備仿真技術(shù)發(fā)展

(一)加工設(shè)備布局仿真

設(shè)備布局是構(gòu)造一個(gè)有效車間系統(tǒng)最為重要的環(huán)節(jié),相同車間地址、相同的人員、相同的技術(shù)和設(shè)備,僅僅由于布置方式的不同,生產(chǎn)系統(tǒng)的功能可產(chǎn)生天壤之別。高效率的設(shè)備布局作為提高企業(yè)生產(chǎn)效率和效益的手段之～,越來越受到人們的重視。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家,除了降低原材料和能源消耗外,已把改進(jìn)物料搬運(yùn)、改善工廠中的物流組織看作是減少和節(jié)省開支以獲取利潤(rùn)的重要方面?，F(xiàn)代生產(chǎn)管理理論減少企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)物流的具體途徑可以概括為以下三點(diǎn):

一是通過最優(yōu)的工廠布局,建立順暢的物流線路,或者采用加工中心,實(shí)現(xiàn)工序集中,減少運(yùn)輸次數(shù),縮短物流距離;二是成組搬運(yùn),直接減少搬運(yùn)次數(shù);三是確定最優(yōu)的運(yùn)輸路線和運(yùn)輸速度,建立連續(xù)短捷的運(yùn)輸路線,減少運(yùn)輸?shù)耐ｎD、路線交叉和倒流現(xiàn)象。

(二)多學(xué)科優(yōu)化理論在仿真中的應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)及設(shè)計(jì)方法學(xué)的研究大都開始于工程應(yīng)用問題的研究,再隨著研究工作的進(jìn)展逐步上升為獨(dú)立的理論,然后反饋應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的實(shí)踐。多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化理

論的研究也遵循了同樣的規(guī)律。在航空航天領(lǐng)域發(fā)展起來的MDO技術(shù)是當(dāng)前國(guó)際上一個(gè)最活躍的研究課題。MDO問題涉及到的變量數(shù)目較多,學(xué)科之間的信息交換極為復(fù)雜,直接搜索目標(biāo)函數(shù)和約束值的計(jì)算量令人難以忍受,某些學(xué)科分析會(huì)產(chǎn)生一些無法預(yù)計(jì)的失真,難以采用效率較高的梯度算法進(jìn)行設(shè)計(jì)空間搜索,影響處理速度。因此,優(yōu)化過程中一般不將設(shè)計(jì)空間搜索程序與多學(xué)科分析直接禍合起來,而是對(duì)目標(biāo)函數(shù)和約束給予近似的表達(dá),將直接搜索和這些易于計(jì)算的近似表達(dá)禍合起來,得到近似問題的最優(yōu)解后,通過最優(yōu)解處的重分析來修正改進(jìn)近似模型,避免頻繁的多學(xué)科全分析。

(三)基于虛擬樣機(jī)的機(jī)械仿真

在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域,虛擬樣機(jī)技術(shù)作為一種嶄新的產(chǎn)品開發(fā)方法,更是一種十分重要的綜合仿真式開發(fā)手段。機(jī)械系統(tǒng)虛擬樣機(jī)是基于虛擬樣機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)仿真技術(shù),是指在制造的一臺(tái)物理樣機(jī)生產(chǎn)出來之前,利用計(jì)算機(jī)技術(shù)建立該機(jī)械系統(tǒng)f產(chǎn)品)的三維數(shù)字化模型(即虛擬樣機(jī));對(duì)其進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析,較好地仿真該機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)過程,以預(yù)測(cè)機(jī)械系統(tǒng)的整體性能。該技術(shù)以機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和控制理論為核心加上成熟的三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)和基于圖形的用戶界面技術(shù),將分散的零部件設(shè)計(jì)和分析技術(shù)集成在一起,提供一個(gè)全新的研發(fā)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法。它通過設(shè)計(jì)中的反饋信息不斷的指導(dǎo)設(shè)計(jì),保證產(chǎn)品尋優(yōu)過程的順利進(jìn)行。

三、sOILDwROK建模導(dǎo)入ADAMS

ADAMS軟件具有強(qiáng)大的動(dòng)力學(xué)解算器,但其實(shí)體建模功能相對(duì)比較薄弱。對(duì)于比較復(fù)雜的零部件,如用ADAMS建模模塊進(jìn)行三維實(shí)體建模,不能保證模型的尺寸精度和裝配的位置精度。應(yīng)用SoildWorks軟件對(duì)設(shè)備進(jìn)行整機(jī)建模,按工程圖紙將其變?yōu)橐粋€(gè)數(shù)字樣機(jī),然后將其轉(zhuǎn)換并導(dǎo)入到ADAMS壞境中使用。由于SoildWorks和ADAMS是兩個(gè)完全不同的系統(tǒng),所以各自的數(shù)據(jù)都難以被對(duì)方識(shí)別。要將SoildWorks中創(chuàng)建的三維實(shí)體模型導(dǎo)入到ADAMS環(huán)境中,必須兩種軟件具備某一相同的幾何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊,先將SoildW01.ks的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成中性(不依賴于SoildWoI_ks系統(tǒng)),然后將中性數(shù)據(jù)通過幾何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成AI)AMS數(shù)據(jù)。

(一)虛擬設(shè)備的裝配

經(jīng)上面步驟零部件導(dǎo)入AI)AMS后,各構(gòu)件之間還只是毫無聯(lián)系地獨(dú)立存在于ADAMS中。這種狀態(tài)下即使全部零部件都己導(dǎo)入,也不能構(gòu)成一臺(tái)具有現(xiàn)實(shí)意義的虛擬樣機(jī)。這就如一堆拆散的零件擺在地上不能構(gòu)成一整的機(jī)器。下面的工作就是要將這些分散的零部件"裝配"成一整的機(jī)械,并賦予一定的工作環(huán)境,使其能夠模擬現(xiàn)實(shí)的工況工作。

(二)仿真實(shí)驗(yàn)

所謂仿真就是在模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),它是將被研究的對(duì)象及其特征抽象成模型,通過對(duì)模型的實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,探討和推斷對(duì)象本身所具有的性質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律。

四、結(jié)束語

機(jī)械設(shè)備制造中的仿真技術(shù),其本質(zhì)也是一種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。但是與以往技術(shù)相比,它更形象、更先進(jìn)。需要看到的是,與發(fā)達(dá)國(guó)家我們的路還很漫長(zhǎng),只有迎頭趕上才能滿足國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。

參考文獻(xiàn):

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[2]劉德貴.動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)數(shù)字仿真算法[M].北京:科學(xué)出版社,2000.

第6篇：計(jì)算機(jī)三維仿真技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】仿真技術(shù) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造 模型創(chuàng)建 應(yīng)用

仿真技術(shù)是伴隨著計(jì)算機(jī)的普遍應(yīng)用而興起的，它結(jié)合了多門學(xué)科及理論，充分利用計(jì)算機(jī)和相關(guān)軟件對(duì)所需要的設(shè)計(jì)展開虛擬實(shí)驗(yàn)，是一種綜合性技術(shù)。在早期的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)中，通過隨機(jī)數(shù)實(shí)驗(yàn)的方法解決問題，也被稱之為蒙塔卡羅方法。仿真技術(shù)的成熟與穩(wěn)定是在科技與工業(yè)的發(fā)展中進(jìn)行的，對(duì)人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了不可磨滅的影響。它從出現(xiàn)到應(yīng)用普及主要經(jīng)歷了三個(gè)主要階段：模擬機(jī)仿真、模擬數(shù)字混合機(jī)仿真以及數(shù)字機(jī)仿真。

1 仿真技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的作用

仿真技術(shù)指的是設(shè)計(jì)人員以計(jì)算機(jī)為載體，通過利用相關(guān)軟件建立數(shù)據(jù)模型，對(duì)各性能參數(shù)進(jìn)行分析從而選擇最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法相比安全可靠、使用靈活，大大節(jié)約了資金，也節(jié)約了反復(fù)制造實(shí)物的時(shí)間，因其不需要制造實(shí)物而又被稱為虛擬樣機(jī)技術(shù)?，F(xiàn)代的機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)中，因?yàn)楹芏嘞到y(tǒng)設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，數(shù)據(jù)量龐大，在實(shí)驗(yàn)中存在很多難題，因此需要在計(jì)算機(jī)中建立相對(duì)應(yīng)的模型對(duì)其進(jìn)行仿真，對(duì)其各項(xiàng)參數(shù)性能等進(jìn)行分析。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造的初期，設(shè)計(jì)人員只要根據(jù)不同的方案在仿真軟件中建立虛擬樣機(jī)，便可以完成對(duì)不同假設(shè)的虛擬實(shí)驗(yàn)，選擇最優(yōu)方案或者對(duì)方案進(jìn)行改進(jìn)都非常方便。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)中使用仿真技術(shù)不僅可以使計(jì)算更加精確，提升研發(fā)質(zhì)量，而且也在一定程度上提升了研發(fā)效率，節(jié)約了研發(fā)資金。

2 仿真過程的實(shí)現(xiàn)

2.1 模型的建立

在機(jī)械設(shè)計(jì)制作的過程中，若要使用仿真技術(shù)，首先就要設(shè)計(jì)編輯條件和約束條件，確定研究目標(biāo)，進(jìn)而建立一個(gè)可以滿足系統(tǒng)要求的仿真運(yùn)行系統(tǒng)。系統(tǒng)初步建立之后，便要求設(shè)計(jì)者根據(jù)相應(yīng)的學(xué)科知識(shí)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化表述，也就是對(duì)系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型。通常狀況下，數(shù)學(xué)模型由于時(shí)間不同可分為動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種，其中動(dòng)態(tài)模型又可以分為離散、連續(xù)和混合時(shí)間三種。

2.2 模型的變換

這一步驟指的是把初步建立的模型通過數(shù)學(xué)表達(dá)式的作用變換成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的樣式，這一過程運(yùn)用了部分合適的計(jì)算機(jī)算法及語言，是仿真的基礎(chǔ)，也稱之為仿真模型。若要實(shí)現(xiàn)模型的變換，設(shè)計(jì)者可以使用現(xiàn)有的仿真軟件，也可以根據(jù)系統(tǒng)需求自行開發(fā)。

2.3 模型的實(shí)驗(yàn)

模型的實(shí)驗(yàn)指的是通過在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行仿真模型能夠得到相應(yīng)的仿真結(jié)果。做好了模型的建立和變換這兩大步驟，也就為模型的實(shí)驗(yàn)打下了基礎(chǔ)，只要是按照預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)來展開的前幾個(gè)步驟，那么這一步驟的實(shí)現(xiàn)并不困難。在對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行衡量時(shí)，要對(duì)其可靠性進(jìn)行分析，通常使用的方法有以下兩種：置信通道法以及仿真過程的反向驗(yàn)證法。

3 仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用

3.1 在齒輪設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在機(jī)械裝備中，齒輪可謂是最重要的零部件之一，因此，在設(shè)計(jì)中對(duì)其性能進(jìn)行仿真意義重大，并且不少設(shè)計(jì)者也針對(duì)此問題做了大量研究。其中包括：使用visual lisp語言對(duì)齒輪端面的建模和仿真，從任意幾何角度對(duì)其性能進(jìn)行評(píng)估；用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)展開對(duì)圓弧針齒行星傳動(dòng)的研究；對(duì)影響正交齒輪傳動(dòng)接觸點(diǎn)的主要參數(shù)進(jìn)行研究等等。此外，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在齒輪泵的齒輪設(shè)計(jì)中應(yīng)用也十分廣泛。

3.2 在機(jī)械結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用

一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的完成需要各部分機(jī)械Y構(gòu)件的組合，共同發(fā)揮它們的綜合作用。因此，在對(duì)一個(gè)新產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，各零部件的性能能否正常發(fā)揮、它們之間的配合是否得當(dāng)、如何選取組合方案等問題，都離不開事先用仿真技術(shù)進(jìn)行模擬優(yōu)化。現(xiàn)在市場(chǎng)主流的大型三維設(shè)計(jì)軟件都對(duì)結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真功能進(jìn)行了開發(fā)，根據(jù)在該軟件中設(shè)計(jì)的裝配體的性能，對(duì)演示結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)展開模擬，如果需要運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，只需要提前設(shè)置好主運(yùn)動(dòng)件，具有極大的便利性。此外，在這些大型三維設(shè)計(jì)軟件的仿真運(yùn)動(dòng)過程中，設(shè)計(jì)者能夠從任意角度觀察運(yùn)動(dòng)結(jié)果，還能幫助設(shè)計(jì)者檢查結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)干涉等問題，功能十分強(qiáng)大。

3.3 在復(fù)雜機(jī)械加工研究方面的應(yīng)用

作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的生產(chǎn)基礎(chǔ)，用仿真技術(shù)對(duì)機(jī)械加工尤其是復(fù)雜機(jī)械加工能夠幫助設(shè)計(jì)者研究深層次機(jī)理，在理論程度上提升了這一步驟的性能與質(zhì)量。在數(shù)控加工的過程中，可以使用仿真技術(shù)編寫CNC機(jī)床的零件加工程序，然后轉(zhuǎn)換成為對(duì)應(yīng)的圖形信息，通過這些信息設(shè)計(jì)者很容易對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。在磨削加工中，通過磨削時(shí)間的不同展開對(duì)這一步驟的建模，以此建立的仿真模型可以對(duì)磨削的性能和質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，促使磨削步驟的最優(yōu)化。

4 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)規(guī)模的擴(kuò)大，現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)得以迅速發(fā)展，各生產(chǎn)步驟和工藝越來越復(fù)雜，因此，必須借助自動(dòng)測(cè)試和仿真等計(jì)算機(jī)技術(shù)幫助設(shè)計(jì)者對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。尤其是伴隨著仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的使用，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)者從復(fù)雜龐大的信息中對(duì)機(jī)械部件或者加工過程的最優(yōu)化控制，解決了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中無法實(shí)現(xiàn)的問題。

參考文獻(xiàn)

[1]張小亞.淺談虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2011（16）：276-277.

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[3]張曉霞.遺傳算法在機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)化中的應(yīng)用及運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真技術(shù)研究[D].太原：中北大學(xué)，2008.

作者簡(jiǎn)介

熊勇（1974-），男，四川省內(nèi)江市人。工程碩士學(xué)位。現(xiàn)為內(nèi)江職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系講師。研究方向?yàn)闄C(jī)械工程。

第7篇：計(jì)算機(jī)三維仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：三維仿真；城市規(guī)劃；應(yīng)用

Abstract: This paper from the basic concept and the significance of the development of 3D simulation technology, 3D platform to establish Shaoguan surveying and Mapping Institute as an example, the auxiliary city planning decision using three-dimensional simulation technology, can be in the city of real-time interactive scene simulation evaluation and analysis plan, provide more intuitive and scientific basis for planning management. In the application of engineering to promote the 3D simulation technology, how to build a good standard, database and platform system and discusses in detail to have great influence on the overall operating structure, construction method of updating maintenance measures and other supporting mechanism. Finally, several typical cases to illustrate the practical application of 3D simulation technology application in city planning work.

中圖分類號(hào)：U412.1+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1.引言

近年來，三維及相關(guān)技術(shù)得到了訊速發(fā)展，過去無法突破的城市復(fù)雜性描述、海量信息管理等技術(shù)瓶頸相繼被攻克，計(jì)算機(jī)硬件不斷提高，以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、三維展示技術(shù)為核心的內(nèi)容的技術(shù)得到快速發(fā)展。

三維仿真技術(shù)在規(guī)劃中的應(yīng)用主要是通過對(duì)城市地形、建筑及其它人工設(shè)施進(jìn)行三維地理建模，形成覆蓋全市的數(shù)字城市立體場(chǎng)景，同時(shí)結(jié)合虛擬仿真等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)城市的三維可視化管理，是提高城市規(guī)劃編制技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)科學(xué)規(guī)劃的有效手段，是推進(jìn)“數(shù)字城市”、“和諧城市”建設(shè)，實(shí)現(xiàn)公共事務(wù)可視化管理的基礎(chǔ)保障，可以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的全面可持續(xù)發(fā)展。

2.基本概念和意義

城市三維仿真是城市空間信息在計(jì)算機(jī)環(huán)境中的三維直觀表達(dá)，是數(shù)字城市概念城市規(guī)劃、建設(shè)、管理領(lǐng)域的延伸，同時(shí)也是數(shù)字城市建設(shè)的重要基礎(chǔ)內(nèi)容。城市三維仿真技術(shù)在規(guī)劃中的應(yīng)用前景主要有以下幾個(gè)方面：

⑴ 完善韶關(guān)市數(shù)字化規(guī)劃控制體系，實(shí)現(xiàn)城市規(guī)劃精細(xì)化管理

實(shí)現(xiàn)從總規(guī)-控規(guī)-修規(guī)的全面三維數(shù)字化控制目標(biāo)，在以往基于控規(guī)的城市規(guī)劃統(tǒng)一管理平臺(tái)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)化、深化和優(yōu)化規(guī)劃管理工作，使韶關(guān)市城市規(guī)劃管理進(jìn)入精細(xì)化管理階段。

⑵ 創(chuàng)新規(guī)劃理念和技術(shù)方法，提高規(guī)劃編制的科學(xué)水平

利用三維數(shù)字城市、GIS等信息化技術(shù)，為規(guī)劃編制過程中的信息采集、指標(biāo)分析、方案決策、成果展示等工作提高新方法，實(shí)現(xiàn)控規(guī)編制的技術(shù)方法信息化和過程管理信息化，體現(xiàn)規(guī)劃編制“科學(xué)性”、“過程性”、“動(dòng)態(tài)性”特點(diǎn)。

⑶ 實(shí)現(xiàn)城市規(guī)劃可視化管理，邁入規(guī)劃管理數(shù)字化時(shí)代

城市三維仿真技術(shù)將全面突破傳統(tǒng)二維空間系統(tǒng)諸多限制，建成三維全景數(shù)字規(guī)劃支持系統(tǒng)，為有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和管理部門對(duì)城市規(guī)劃、建設(shè)、管理的重大問題決策，提供準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的信息支撐及直觀、真實(shí)的可視化和互動(dòng)操作環(huán)境。

3.工作內(nèi)容及應(yīng)用

韶關(guān)城市規(guī)劃三維輔助決策支持系統(tǒng)利用三維仿真技術(shù)建立城市三維虛擬環(huán)境，在城市規(guī)劃、建設(shè)的各階段進(jìn)行城市現(xiàn)狀及規(guī)劃的三維模擬描述，為決策者提供直觀、科學(xué)、準(zhǔn)確的城市規(guī)劃宏觀決策支持，滿足規(guī)劃業(yè)務(wù)審批管理的應(yīng)用、成果的展示及規(guī)劃方案管理和評(píng)審的需要。

韶關(guān)城市規(guī)劃三維輔助決策支持系統(tǒng)項(xiàng)目主要包含軟件和三維數(shù)據(jù)建模兩方面的工作。項(xiàng)目共投入280萬，計(jì)劃在三年內(nèi)完成。2011年6月開始進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)和三維建模，2013年5月份，系統(tǒng)主要體系結(jié)構(gòu)開發(fā)完成，并完成韶關(guān)主建城區(qū)三維模型數(shù)據(jù)生產(chǎn)制作。

（1） 數(shù)據(jù)建設(shè)內(nèi)容

數(shù)據(jù)建設(shè)主要包括數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定和三維數(shù)據(jù)建模兩部分。

制定數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)互聯(lián)互通、資源共享的重要基礎(chǔ)工作，也是后期數(shù)據(jù)更新、管理、維護(hù)的依據(jù)。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)主要包括：三維數(shù)據(jù)采集與制作標(biāo)準(zhǔn)、三維數(shù)據(jù)更新規(guī)范。

三維數(shù)據(jù)建模是系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)，以及各種應(yīng)用和分析的依據(jù)。初次項(xiàng)目建設(shè)覆蓋范圍為主城區(qū)50平方公里的基礎(chǔ)模型建設(shè)工作（建筑物約有30平方公里）：其中包括約15平方公里的精細(xì)模型、10平方公里的標(biāo)準(zhǔn)模型、50平方公里的地形及市政配件模型。

（2）系統(tǒng)特色及基礎(chǔ)功能

體現(xiàn)三維場(chǎng)景的美觀和真實(shí)性；是一套安全、可靠、穩(wěn)定，功能強(qiáng)大的系統(tǒng)。在應(yīng)用于實(shí)際規(guī)劃工作中，發(fā)揮輔助決策作用，系統(tǒng)的布局合理、操作簡(jiǎn)便?？蛇M(jìn)行場(chǎng)景瀏覽漫游、重點(diǎn)導(dǎo)航、路徑導(dǎo)航、圖層控制、場(chǎng)景輸出等。三維數(shù)據(jù)應(yīng)用廣泛，可廣泛應(yīng)用于規(guī)劃、市政、城管、公安、交通、旅游、房產(chǎn)等行業(yè)領(lǐng)域。

（3）城市規(guī)劃輔助決策

提供直觀的三維可視化環(huán)境；提供多種空間數(shù)據(jù)、規(guī)劃專題數(shù)據(jù)的疊加分析功能；三維輔助設(shè)計(jì)、建筑信息查詢。規(guī)劃地塊查詢、用地紅線查詢、空間量測(cè)、地形分析、規(guī)劃輔助分析。方案比對(duì)、日照分析、控高分析，視域分析、通視分析、指標(biāo)分析，三維標(biāo)注、圖形繪制、路網(wǎng)繪制、規(guī)劃元素庫(kù)、三維模型庫(kù)，管網(wǎng)查看、管網(wǎng)查詢、管網(wǎng)統(tǒng)計(jì)、管網(wǎng)分析等。4.在城市規(guī)劃中的應(yīng)用實(shí)例

（1）規(guī)劃方案對(duì)比分析

利用虛擬的三維場(chǎng)景，使城市的規(guī)劃工作不在于僅僅建立在平面圖上做規(guī)劃，三維的場(chǎng)景模型使規(guī)劃變得更簡(jiǎn)單直觀。一般人都能參與到城市的規(guī)劃中去。如某個(gè)小區(qū)的三舊改造工程，通過三維仿真模型，規(guī)劃前后的場(chǎng)景就一目了然了，為設(shè)計(jì)者提供了思路。規(guī)劃前后的場(chǎng)景如圖1所示：

圖1

（2）日照分析的功能

在城市建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，日照分析是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。通過對(duì)待規(guī)劃建筑物的高度、形狀進(jìn)行模擬，應(yīng)用TerraExplorer Pro 提供的接口，在系統(tǒng)中很容易就繼續(xù)日照分析。如在城市的某個(gè)小區(qū)旁欲修建一座建筑物，建筑物對(duì)小區(qū)附近的樓房的日照影響分析情況如圖2、3所示：

圖2建筑物上午八點(diǎn)鐘的日照情況

圖3建筑物下午15點(diǎn)鐘的日照情況

（3）地下管線信息的查詢功能

在舊城區(qū)的改造中，決策者需了解地下管線的狀況?？梢灾苯尤S系統(tǒng)中反應(yīng)出來，如圖4所示：

圖4

（4）建筑信息的查詢功能

將前期測(cè)繪的建筑物數(shù)據(jù)屬性信息輸入數(shù)據(jù)庫(kù)中，使用戶點(diǎn)擊具體的建筑物時(shí)能夠顯示其詳細(xì)的屬性信息，在表達(dá)上更加直觀。如圖5所示：

圖5

5.結(jié)語

三維仿真技術(shù)能夠促進(jìn)規(guī)劃工作從“定性分析”到“定量分析”，從“平面規(guī)劃”向立體規(guī)劃“的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)城市規(guī)劃的精細(xì)化、科學(xué)化管理。三維仿真技術(shù)的應(yīng)用，明顯的提高規(guī)劃審批的效率和方案設(shè)計(jì)的科學(xué)科學(xué)性，避免了傳統(tǒng)規(guī)劃評(píng)審采用大量設(shè)計(jì)文稿的方式，極大提高了設(shè)計(jì)單位、業(yè)主單位和管理單位的溝通效率，協(xié)調(diào)了與周圍建筑群的空間、色彩、材料，有利于體現(xiàn)城市的特點(diǎn)，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭一剛著，建筑空間組合論，北京；建筑工業(yè)出版社，2008.

[2]朱禮俊，《論建設(shè)三維虛擬城市的決策依據(jù)》。2006年綜合性測(cè)繪學(xué)會(huì)研討會(huì)論文集，寧波測(cè)繪學(xué)會(huì)，2006.

第8篇：計(jì)算機(jī)三維仿真技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】醫(yī)學(xué)信息 虛擬仿真 實(shí)訓(xùn)方法 圖像分割

1 引言

隨著我國(guó)對(duì)醫(yī)學(xué)技術(shù)的要求逐步增高，傳統(tǒng)的醫(yī)療實(shí)訓(xùn)方法已經(jīng)無法滿足如今的醫(yī)療人力資源的匱乏，因此越來越多的醫(yī)療中心選擇用虛擬仿真技術(shù)來對(duì)醫(yī)護(hù)人員的實(shí)訓(xùn)進(jìn)行訓(xùn)練。目前，在國(guó)內(nèi)，虛擬仿真技術(shù)已經(jīng)逐步受到我國(guó)醫(yī)學(xué)界和科學(xué)界的重視和研究興趣。虛擬仿真技術(shù)具有模擬手術(shù)場(chǎng)景復(fù)雜，人機(jī)溝通力強(qiáng)，手術(shù)現(xiàn)場(chǎng)多元化等特點(diǎn)。其所包含的技術(shù)領(lǐng)域也十分廣泛。虛擬仿真技術(shù)通常包含傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，現(xiàn)代生物技術(shù)，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)信息技術(shù)，仿真技術(shù)和科學(xué)計(jì)算技術(shù)等。基于醫(yī)學(xué)信息技術(shù)的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)不僅可以對(duì)醫(yī)療人員的臨床實(shí)驗(yàn)進(jìn)行仿真模擬訓(xùn)練，同時(shí)也可以在醫(yī)生手術(shù)過程中，全程對(duì)醫(yī)生操作進(jìn)行實(shí)時(shí)指導(dǎo)，是目前醫(yī)學(xué)界一項(xiàng)炙手可熱的培訓(xùn)技術(shù)。

2 基于醫(yī)學(xué)信息技術(shù)虛擬仿真技術(shù)

虛擬仿真技術(shù)是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)臨床手術(shù)進(jìn)行模擬訓(xùn)練的一種醫(yī)療培訓(xùn)技術(shù)。它包含了許多醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，包括現(xiàn)實(shí)手術(shù)的培訓(xùn)技術(shù)，計(jì)算機(jī)全程指導(dǎo)手術(shù)技術(shù)，醫(yī)學(xué)圖處理技術(shù)，醫(yī)生通過圖像引導(dǎo)進(jìn)行手術(shù)技術(shù)，手術(shù)導(dǎo)航技術(shù)，醫(yī)療圖像重建和虛擬手術(shù)技術(shù)等。傷口切割處仿真是指在虛擬仿真手術(shù)中模擬外殼手術(shù)的傷口切割技術(shù)，該技術(shù)可以訓(xùn)練外科醫(yī)生的傷口切割手法與技能熟練度，虛擬仿真技術(shù)充分的模擬了手術(shù)時(shí)傷口切割的效果，以及醫(yī)療人員切割傷口的平滑程度。

在進(jìn)行傷口切割仿真技術(shù)的試驗(yàn)中，傷口切割時(shí)間和傷口切割效果是制約模擬實(shí)驗(yàn)真實(shí)性的保障。手術(shù)碰撞仿真是指在進(jìn)行虛擬仿真手術(shù)過程中，患者器官與手術(shù)器械的碰撞至關(guān)重要，在外科手術(shù)中，手術(shù)器械與患者器官的碰撞往往會(huì)決定一場(chǎng)手術(shù)的效果或是一個(gè)人的生命，因此，對(duì)手術(shù)器械碰撞的模擬實(shí)驗(yàn)是醫(yī)學(xué)仿真試驗(yàn)中十分重要的板塊。由于患者的軟組織器官，與模擬的醫(yī)療器械都呈現(xiàn)不規(guī)則形狀，因此，在進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，針對(duì)不規(guī)則幾何體是否會(huì)發(fā)生碰撞的實(shí)驗(yàn)，是確保模擬實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性和仿真高效性的關(guān)鍵。醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)是指對(duì)于醫(yī)學(xué)圖像技術(shù)的模擬和數(shù)據(jù)分析模擬等。包括三維，X光，血液流動(dòng)等的圖像模擬。對(duì)于手術(shù)場(chǎng)景的仿真包括對(duì)手術(shù)時(shí)的燈光，器械，設(shè)備，手術(shù)室的背景顏色，手術(shù)器材材質(zhì)的模擬等。為醫(yī)療人員在進(jìn)行培訓(xùn)時(shí)提供一個(gè)較為真實(shí)的手術(shù)場(chǎng)景。仿真系統(tǒng)配置內(nèi)核則包括仿真模擬板塊的監(jiān)測(cè)與更新，手術(shù)資源配置的維護(hù)，操作板塊的模擬等。

3 虛擬仿真實(shí)訓(xùn)方法研究

為了驗(yàn)證虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的有效性，我們對(duì)其實(shí)訓(xùn)方法進(jìn)行了深入的分析和研究。根據(jù)目前仿真系統(tǒng)的開發(fā)形式，我們對(duì)其系統(tǒng)按照功能性的不同，進(jìn)行了模塊劃分。模塊劃分后，我們開始對(duì)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)方法進(jìn)行研究。首先，我們需要構(gòu)建一個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的程序編程，該編程包括虛擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)象，虛擬實(shí)驗(yàn)圖像和虛擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景。虛擬實(shí)驗(yàn)的程序編程是整個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行編程后，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)的硬件設(shè)備進(jìn)行選擇。通常我們所采用的實(shí)驗(yàn)硬件設(shè)備包含瑞士公司生產(chǎn)的Pmryer力度觸覺反饋設(shè)備，該力度觸覺反饋設(shè)備包括有7個(gè)力度反饋度，可以對(duì)模擬手術(shù)過程中的手術(shù)力度進(jìn)行全方位的模擬。包括擠壓力，拉扯力，摩擦力，抓取力等。硬件選擇完畢后，我們就可以對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的具體任務(wù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。仿真實(shí)驗(yàn)的具體任務(wù)包括一，虛擬醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)，我們需要對(duì)虛擬的醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行處理，保證其頻率波動(dòng)的穩(wěn)定和二維，三維圖像的識(shí)別。二是建立三維的軟組織模型，對(duì)手術(shù)過程中軟組織可能發(fā)生的變化進(jìn)行模擬，以保證模擬實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性。三是對(duì)實(shí)驗(yàn)力度反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。在手術(shù)進(jìn)行過程中，醫(yī)護(hù)人員的手術(shù)力度有著至關(guān)重要的作用，因此，我們需要對(duì)手術(shù)過程中的力度進(jìn)行模擬。四是對(duì)手術(shù)時(shí)的血液流動(dòng)進(jìn)行模擬。手術(shù)時(shí)，醫(yī)護(hù)人員需要隨時(shí)對(duì)患者的血液流動(dòng)進(jìn)行控制，因此對(duì)血液流動(dòng)進(jìn)行模擬在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中是十分重要的。隨著我國(guó)醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，虛擬手術(shù)仿真系統(tǒng)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用將越來越廣泛。

4 結(jié)論

基于醫(yī)學(xué)信息技術(shù)的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)是一個(gè)包含著眾多復(fù)雜技術(shù)的一款醫(yī)療手術(shù)模擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。本文對(duì)其實(shí)訓(xùn)方法進(jìn)行了深入的分析和研究。首先我們對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)編程，之后對(duì)其硬件設(shè)備進(jìn)行選擇，最終確立仿真實(shí)驗(yàn)任務(wù)。系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)包括了模擬軟組織模型的建立，保障了虛擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，能夠了解手術(shù)過程中患者軟組織結(jié)構(gòu)的變化情況。模擬圖像處理技術(shù)，對(duì)醫(yī)療圖像進(jìn)行二維，三維的建模，并對(duì)其圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。模擬手術(shù)力度反饋，更好幫助醫(yī)療人員在進(jìn)行手術(shù)時(shí)的力度控制進(jìn)行訓(xùn)練。虛擬仿真系統(tǒng)不僅可以對(duì)醫(yī)療人員的手術(shù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行培訓(xùn)，同時(shí)也可以利用仿真模擬系統(tǒng)，在真實(shí)手術(shù)操作時(shí)，進(jìn)行手術(shù)實(shí)時(shí)的引導(dǎo)?；卺t(yī)學(xué)信息的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)不僅為我國(guó)醫(yī)療人員的手術(shù)經(jīng)驗(yàn)提供了訓(xùn)練的平臺(tái)，也為我國(guó)醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]吳奇，程薇曦.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)手術(shù)中的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用[J].重慶醫(yī)學(xué)，2008（21）：2489-2491.

[2]王勇軍，吳鵬，郭光友，譚珂.支持力反饋的鼻腔鏡虛擬手術(shù)仿真系統(tǒng)[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2001（03）：404-407.

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[4]N.Famaey and J.V.Sloten.Soft tissue modelling for applications in virtual surgery and surgical robotics[J]. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering，Aug 2008，11（04）：351-366.

作者簡(jiǎn)介

李曉莉（1980-），女，河南省西華縣人。碩士學(xué)位。副教授。主要研究方向?yàn)榕R床醫(yī)學(xué)。

第9篇：計(jì)算機(jī)三維仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：城市人民防空計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng) 模型設(shè)計(jì) 仿真技術(shù) 體系結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）01-0149-01

1 人民防空計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

防空計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)以仿真建筑模型和三維場(chǎng)景仿真等技術(shù)，建立三維動(dòng)態(tài)演示的演習(xí)場(chǎng)景，并進(jìn)行各類預(yù)案演練以及評(píng)估檢測(cè)為主要內(nèi)容。該系統(tǒng)的主要技術(shù)手段為HLA技術(shù)，并輔佐以高速LAN作為信息傳輸基礎(chǔ)、城市場(chǎng)景三維顯示效果和三維模型制作等技術(shù)，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由三維場(chǎng)景與管理模塊、專業(yè)數(shù)據(jù)查詢模塊、地理信息系統(tǒng)查詢模塊、標(biāo)繪模塊、預(yù)案演示模塊、輔助決策模塊組成。

（1）三維場(chǎng)景與管理模塊。該模塊是利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)、航空影像、數(shù)字模型和其他3D信息源，快速建立一個(gè)交換式三維平臺(tái)。該模塊最大的特點(diǎn)是可以融合數(shù)據(jù)后更新現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)，展現(xiàn)實(shí)時(shí)3D效果的地理空間影像，幫助使用者得到所需要的地理數(shù)據(jù)。（2）專業(yè)數(shù)據(jù)查詢模塊。專業(yè)數(shù)據(jù)查詢模塊是用于存儲(chǔ)演練需要的各類專業(yè)信息和評(píng)測(cè)信息等內(nèi)容的模塊。該模塊最大的特點(diǎn)就是可以對(duì)各種基本數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合編輯和系統(tǒng)分析，并且還具有增添、刪除和修改數(shù)據(jù)，自動(dòng)檢驗(yàn)當(dāng)前數(shù)據(jù)和提示操作的功能。（3）地理信息系統(tǒng)查詢模塊。本模塊提供了最基本的地理查詢功能，可以提供地圖放大縮小、地理坐標(biāo)定位、高度量算、距離量算、坡度量算，路徑分析等技術(shù)支持。（4）標(biāo)繪模塊。該系統(tǒng)主要用于靜態(tài)情況下的指揮作業(yè)，也可以為動(dòng)態(tài)演示模擬提供最基礎(chǔ)的勢(shì)態(tài)圖，而且在該系統(tǒng)中存儲(chǔ)了大量三維符合，例如重點(diǎn)目標(biāo)、人民防空專業(yè)隊(duì)、地下工事等等。（5）預(yù)案演示模塊。本系統(tǒng)根據(jù)預(yù)案進(jìn)行可視化3D模擬預(yù)案進(jìn)行系統(tǒng)之后，然后根據(jù)不同的預(yù)案類型進(jìn)行分類存儲(chǔ)于管理。（6）輔助決策模塊。該模塊不僅可以動(dòng)態(tài)展現(xiàn)指揮行動(dòng)，還可以建立多個(gè)輔決策模型，例如人民防空警報(bào)器優(yōu)化模型、智能選擇疏通與隱蔽路線模型、重點(diǎn)防護(hù)目標(biāo)、行動(dòng)部署模型等。

2 人民防空計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的關(guān)鍵性技術(shù)

2.1 城市場(chǎng)景三維顯示效果

由于建立城市人民防空計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是為了保護(hù)人民的生命與財(cái)產(chǎn)的安全，那么主要行動(dòng)的重點(diǎn)就應(yīng)當(dāng)放在城市地域上，所以城市場(chǎng)景三維顯示效果是該系統(tǒng)開發(fā)的一項(xiàng)重要研究指標(biāo)。在三維場(chǎng)景效果下進(jìn)行演示，可以達(dá)到最真實(shí)的演練效果，使得仿真過程更加形象、逼真、直觀，現(xiàn)場(chǎng)富有感染力，增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)感的真實(shí)效果。

該技術(shù)的系統(tǒng)主要由三維矢量模型、DEM、紋理影像和屬性數(shù)據(jù)組成，系統(tǒng)采用矢量一體化的數(shù)據(jù)組織策略和細(xì)層次LOD技術(shù)，來控制場(chǎng)景復(fù)雜度和真實(shí)度，快速可視化三維模型系統(tǒng)，并且隨時(shí)準(zhǔn)備簡(jiǎn)化物體模型。

城市場(chǎng)景環(huán)境主要可包括為自然環(huán)境、氣象環(huán)境、電磁環(huán)境和核化環(huán)境等。在該系統(tǒng)中，可根據(jù)可視化處理的場(chǎng)景數(shù)據(jù)實(shí)施實(shí)時(shí)交換顯示。其中針對(duì)不同的地形場(chǎng)景、環(huán)境場(chǎng)景、武器裝備以及聲效特征，運(yùn)用了矢量數(shù)據(jù)一體化的組織策略。

2.2 HLA技術(shù)

HLA是目前最新型的分布仿真框架，特點(diǎn)是可支持互操作和可重用，能夠提供更多大型規(guī)模的結(jié)構(gòu)仿真、數(shù)據(jù)分發(fā)管理和實(shí)況仿真等于一體的綜合環(huán)境。

（1）HLA技術(shù)的分析。HLA包含了6種管理服務(wù)，而且關(guān)于HLA包含數(shù)據(jù)分發(fā)管理服務(wù)與時(shí)間管理服務(wù)由于其自身的復(fù)雜性，成為了當(dāng)下研究的熱點(diǎn)。（2）HLA組成部分。HLA主要由規(guī)則、對(duì)象模型樣本、運(yùn)行支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)成。（3）HLA的主要作用。HLA是該系統(tǒng)技術(shù)框架的核心內(nèi)容，其作用在于促進(jìn)模型資源的高效開發(fā)，解決仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的集成問題。HLA作為系統(tǒng)總體規(guī)劃的標(biāo)準(zhǔn)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)部件的獨(dú)立開發(fā)，使得系統(tǒng)具備了更高的可擴(kuò)展性能。并且，HLA對(duì)建立仿真系統(tǒng)的效率和質(zhì)量等方面提高標(biāo)準(zhǔn)做出來重大的貢獻(xiàn)。

2.3 三維模型制作與分析

該技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是從實(shí)際應(yīng)用需求出發(fā)，通過人民防空專業(yè)知識(shí)進(jìn)行歸納與總結(jié)，并且根據(jù)不同的類型模式實(shí)施分類，統(tǒng)共可分為如下幾類：城市人民防空地下工程和專業(yè)隊(duì)伍、城市人民防空警報(bào)通信系統(tǒng)、疏散路線、隱蔽區(qū)域、重點(diǎn)防護(hù)目標(biāo)、物質(zhì)儲(chǔ)備、可能的危險(xiǎn)源等。最后按照設(shè)計(jì)得來的人們防空專業(yè)符號(hào)體系，制作系統(tǒng)所需的三維模型庫(kù)。

3 城市人民防空計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

該系統(tǒng)采用COM技術(shù)與TCP協(xié)議開發(fā)，利用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了城市人民防空預(yù)案的三維動(dòng)態(tài)演習(xí)，系統(tǒng)通過模擬空襲場(chǎng)景、模擬城市人口疏散和隱蔽路線、模擬重點(diǎn)防護(hù)目標(biāo)等來實(shí)現(xiàn)預(yù)案的網(wǎng)上模擬，并且配以視頻演示，其中地形仿真要求與被模仿地區(qū)外形相近，而戰(zhàn)場(chǎng)地形則以合理選用典型戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練場(chǎng)為藍(lán)本，逼真的模擬戰(zhàn)斗中的聲音以及火力攻擊等效果，然后根據(jù)作戰(zhàn)情況仿真的進(jìn)行變化，伴隨敵軍襲擊我軍重點(diǎn)防護(hù)目標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算損失，得到精確的損傷結(jié)論，同時(shí)將會(huì)根據(jù)部署情況進(jìn)行及時(shí)調(diào)用，得出最優(yōu)化的行動(dòng)方案。并且還可以對(duì)某些難以進(jìn)行實(shí)際操作研究的軍事行動(dòng)進(jìn)行模擬，得到相應(yīng)的估算評(píng)測(cè)結(jié)果，以達(dá)到體現(xiàn)敵我雙方實(shí)力對(duì)抗和交戰(zhàn)情況的隨機(jī)性。這樣一來，可以增強(qiáng)我軍人民防空指揮人員的組織指揮能力，綜合判斷防空能力是否達(dá)到相應(yīng)水平，并且還可以提高機(jī)會(huì)機(jī)關(guān)人員之間的合作協(xié)調(diào)能力和有效檢驗(yàn)專業(yè)技能是否達(dá)標(biāo)，從而得到最精確的評(píng)測(cè)結(jié)果。