講義稿海洋信息學(xué)院講義

虛擬現(xiàn)實(shí)(即VirtualReality，簡稱VR)，是一種全新的人機(jī)交互技術(shù)，它融合了計(jì)算機(jī)21世紀(jì)90年代是網(wǎng)絡(luò)和多的時(shí)代，而21世紀(jì)初則將是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的時(shí)代。虛2000機(jī)會，于07年開設(shè)《虛擬現(xiàn)實(shí)》課程，并引進(jìn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)，選派教師到該方向國內(nèi)領(lǐng)備和已基本齊全，但目前國內(nèi)的相關(guān)較舊，如只能使用2001年版的，無法反，針對這種情況，在信息學(xué)院教學(xué)研究基金的資助下編寫了這套講義。在講義的編，由于虛擬現(xiàn)實(shí)研究內(nèi)容展迅速，內(nèi)容的組織面，沒有求“大而全，而是根據(jù)現(xiàn)有的備以應(yīng)把握基理與新增內(nèi)的平衡調(diào)知識構(gòu)化值得一提是息學(xué)院年來虛海洋擬海濱城市工魚等面的研成果陳勇 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中的顯示技術(shù)：光學(xué)混合和混 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng) 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究進(jìn) 系統(tǒng)體系結(jié) 通信系 PCCAVE的應(yīng) 性能分 第六章VR實(shí)例—虛擬水族館和人工 虛擬現(xiàn)實(shí)和6.1.1 人工魚研究現(xiàn) 基于行為建模的人工 基于認(rèn)知建模的人工 基于自繁衍模型的人工 狀態(tài)模 三階段機(jī) 基于的人工魚認(rèn)知模 的回調(diào)和更 實(shí)驗(yàn)結(jié) 高級行為規(guī) 運(yùn)動模 算法定 多Agent協(xié)同控制算 第七章虛擬現(xiàn)實(shí)平臺VR- VRGIS系統(tǒng)概 系統(tǒng)功能模 系統(tǒng)架 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程 系統(tǒng)的VR與GIS的集成模式研 VR與GIS數(shù)據(jù)的共 基于VR的GIS分析算 海量數(shù)據(jù)的支 基于組件式的開 VRGIS平臺的實(shí) 總 第八章三維虛擬場景漫游的路徑規(guī) Floyd算 3D環(huán)境信息的表 .2路徑規(guī)劃方 路徑搜索技 基于柵格的環(huán)境信息表 物的表 算法描 算法設(shè) 算法分 算法效 第九章展 第四章VR驅(qū)4.1.1投VE，VE坐標(biāo)系是描述虛擬環(huán)境的坐標(biāo)系，一般是一個(gè)固定坐標(biāo)系。VO坐標(biāo)系是固定在虛VO在虛擬觀察者一只眼上，Z軸為光軸，X軸向左，Y下圖表示VO一般來說，投影首先把VE坐標(biāo)系中的點(diǎn)的坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換成在VO坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。然后是在VO坐標(biāo)系中引入平行于Xvo，Yvo平面的投影平面。以后將把VO坐標(biāo)系中的Xvo，Yvo平面平行移動到投影平面，得到新的VO坐標(biāo)系，如下圖所示。VE中每個(gè)點(diǎn)與VO連線，這個(gè)連線與投影平面的交點(diǎn)就是該點(diǎn)的投影。這個(gè)過程就是投影。把VE（c）Zvo通過右眼中心。Zvo與物體表面的交點(diǎn)是在正方形中心點(diǎn)右邊。這個(gè)交VR視覺的顯示，僅僅實(shí)現(xiàn)雙目視差。這是雙目平視遠(yuǎn)方，雙目光軸平行時(shí)，雙目視圖之間的差別。VR視覺的顯示，還沒有實(shí)現(xiàn)人類其他的深度感。2．顯Se是兩眼光軸的距離?？紤]兩眼的光軸平行。VO坐標(biāo)系(觀察坐標(biāo)系)的原點(diǎn)改在兩眼的中點(diǎn)，在這個(gè)VO坐標(biāo)系中的一點(diǎn)（x,y，在左眼觀察坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為Se/2,y（xSe/2, 3D邊分別與視點(diǎn)VO組成的四個(gè)面圍成的部分這個(gè)空（無的四棱錐內(nèi)每個(gè)點(diǎn)的投影，，IiIp·cosθ（Lx, 是入射線。令是表面法線，，例如：在地面的陰影。已知三角形一個(gè)項(xiàng)點(diǎn)（位置向量，平行光線方向，需要求出這個(gè)頂點(diǎn)在地面上的陰影（位置向量＝代入其中：光源強(qiáng)度，漫反射系數(shù)，θ入射光與法線交角。鏡面反射項(xiàng)，g其中：環(huán)境光強(qiáng)度，環(huán)境反射系數(shù)。繪制（render）是由3D模型、光照模型，經(jīng)過投影，得到平面圖形。繪制時(shí)間可Gouraud，，若三角形三項(xiàng)點(diǎn)的光強(qiáng)為則三角形邊上兩個(gè)點(diǎn) ，，Phong紋理紋理由于計(jì)算機(jī)圖形的象素特性，所以顯示的圖形是點(diǎn)的矩陣。若象素達(dá)到500K，則人眼基于圖像的繪制(Image—BasedRendering)是實(shí)時(shí)地生成般真的計(jì)算機(jī)圖形的一—Map系統(tǒng)中，他們將成千上萬的參考圖像在光盤上，用戶可根據(jù)當(dāng)前的視點(diǎn)隨機(jī)地Chen和William的視點(diǎn)插值方法根據(jù)的是這樣的觀察事實(shí)：由空間上相距很近的一些度值(Z值)按由后至前的順序?qū)λ牟鏄鋲嚎s流場進(jìn)行預(yù)排序，并使用參考圖像局部鄰域的信圖像變形(Imagemorphing)是一項(xiàng)常用的基于圖像的繪制技術(shù)。圖像變形是對外形和紋物體形態(tài)或視點(diǎn)的不同通常導(dǎo)致不自然的，很難用人工方法加以修正。S.M.Seitz和C。R。Dyer將圖像變形方法加以推廣，在圖像變形時(shí)綜合考慮視點(diǎn)的改變和其他三維效果。他們的方法稱為視圖變形(Viewmorphing)。更一般的說，該方法無須三維外形信息，完全對圖像進(jìn)行操作處理，就可以將各物體的3D投影變換(包括三維旋轉(zhuǎn)、平移、切變和楔變等)效Adelson和Bergen的全光函數(shù)(Plenopticfunction)為基于圖像的繪制技術(shù)提供了一個(gè)精確的問題表述。它描述了從觀察者的視點(diǎn)所能感受到的所有輻射能量。在指定某一時(shí)刻t，從空間中的任一視點(diǎn)(Vx，Vy，Vz)，選擇某一方位角和仰角()及頻帶波長 。在這個(gè)框架下可以對基于圖像的繪制給出下面的定義：給定全光函數(shù)的一組離散。L.McMillan和G。Bishop提出了一種基于對全光函數(shù)進(jìn)行采樣、重構(gòu)和重新采樣的基于圖像的繪制系統(tǒng)。他們選擇圓柱式投影作為全光函數(shù)采樣的表示。圓柱式投影的最大優(yōu)不同的基于圖像的方法，如Movie-map、圖像變形、視點(diǎn)插值等，其特點(diǎn)就在于對全光函數(shù)進(jìn)行采樣、重構(gòu)和重新采樣這三個(gè)關(guān)鍵步驟的不同方式。Movie-map技術(shù)的特點(diǎn)可以概 )f)時(shí)，Movie—map系統(tǒng)。流明圖是述在所位置所方向的流的完全函數(shù)的一子集如果假定空氣是透明的末沿著一穿過空一物的間光線的輻將保持變?nèi)绻M(jìn)一步將局于離開個(gè)體的凸的線這時(shí)只須考包圍該體的4。全光函數(shù)、流明圖等概念主要在理論上有一定意義。在實(shí)際應(yīng)用方面會遇到許多。通過采用機(jī)械方法將照相機(jī)運(yùn)動限制在平面同心圓上，可獲得由內(nèi)向外看的3D全光函數(shù)。I.和Carlb.Dm定義了一個(gè)4D幾何與基于圖像相結(jié)合的方法。PaulE.Debevec等提出了一種由少量圖像重構(gòu)和繪制建筑物場景的方法。他們的建模方法有兩個(gè)組成部分。一個(gè)是攝影測量建模方法，便于恢復(fù)IBMR和基于圖像的光照技術(shù)是前景而又十分有趣的研究領(lǐng)域一定會有越來越廣研究場景復(fù)雜性和人類視覺感知規(guī)律等相關(guān)因素的聯(lián)系設(shè)計(jì)出與場景規(guī)?；静幌嚓P(guān)算法。由于需要判斷每個(gè)繪制元素是否可見，其算法復(fù)雜度至少為O(N)，可見性判斷的時(shí)視域剔除（View-Frustum遮擋剔除（Occlusion背面剔除（Back-Face顯示互相的表面，也不能實(shí)現(xiàn)反走樣。對兩個(gè)有的物體，A的一部分在B前，B的另一部分在A前，就不能用此算法。支持透明效果，反走樣也受限制。有些工作站已把z-緩沖器算法硬件化。1996年，Kumar等人提出了一種分層背面剔除方法，但是該方法需要對三角網(wǎng)格模型1997年，Zhang等人通過引進(jìn)法向位的概念，即僅僅通過邏輯與操作來減少每個(gè)多邊形背面剔除檢測的計(jì)算開銷，對Kumar2000年，Assarsson提出，先將物體的包圍盒與視域進(jìn)行空間求交計(jì)算，以快速剔除完全在視域外的物體;2002年，Stamminger提出，由于與視錐體進(jìn)行求交，計(jì)算比較費(fèi)時(shí)，可通過坐標(biāo)變換1997年，Zhang等人先將面片進(jìn)行基于法向的編碼，然后在成像時(shí)根據(jù)視線方面1999年，Kumar19931994年，Greene和Kass提出HZBhierarchicalZ-buffer)方法，將成像面進(jìn)行可見;1997年，Zhang提出，一種層次遮擋圖(hierarchicalocclusionmap，HOM)的方法，以多分辨率的方式記錄成像面上各個(gè)部分進(jìn)行遮擋剔除的效率。剔除效率以非來表2005年，任重提出了于一種有效的全局可見性的緊湊數(shù)據(jù)表示形式——全局遮擋圖，———凡是位于該臨界面后的物體必是不可見的。全局遮擋圖的優(yōu)點(diǎn)在于:(1)復(fù)雜度無關(guān)，僅取決于空間方向的離散精度;(2)可用深度圖像的方式壓縮;(3)判斷遮又有所區(qū)別。整個(gè)大地形可以看作一個(gè)大的模型，LOD技術(shù)是將其的各個(gè)部分以不同的分辨率表現(xiàn)。而虛擬城市建筑模型的LOD處理對象則是一個(gè)個(gè)獨(dú)立的模型。一幀模通過細(xì)的模型作(或者并)得到但是連層次細(xì)模型于OD量的時(shí)間進(jìn)行多分辨率模型的構(gòu)造會大大降低繪制系統(tǒng)的性能，從而降低每秒繪制的幀速率。位置在一定數(shù)目的幀之內(nèi)動態(tài)變換到新的位置這樣的漸變所產(chǎn)生的pop對于人眼的刺激要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于在相鄰幀之間突變所導(dǎo)致的pop現(xiàn)象。為了盡量消除po現(xiàn)象對視覺造成的影響，李勝提出一種具有輪廓保持性質(zhì)的簡化更加重要的一點(diǎn)是地形繪制中，不同層次細(xì)節(jié)之間的切換所導(dǎo)致的po現(xiàn)象最醒目幀之中輪廓部分發(fā)生的變化最少，那么將會大大提高圖象質(zhì)量，減小po現(xiàn)象對視覺的MIPMAP技術(shù)結(jié)合，LOD技術(shù)同樣可以減少紋理的繪制數(shù)量，因?yàn)閷τ谶h(yuǎn)處的大部分場景，使用低分辨率的紋理就足夠了。地形繪制一般是使用DEM(DigitalElevationMode1)格式的數(shù)據(jù)，也就是按照矩形網(wǎng)格網(wǎng)格的算法和基于不規(guī)則網(wǎng)格的算法。這些算法在構(gòu)造網(wǎng)格時(shí)都用到了層次細(xì)節(jié)技術(shù)1997年Duchaineauy提出實(shí)時(shí)優(yōu)化適應(yīng)性網(wǎng)格(Real-timeOptimalAdaptiveMeshes，1998年，Hoppe漸進(jìn)網(wǎng)格算法。對大規(guī)模地形采用自底向上的累進(jìn)網(wǎng)格模型進(jìn)可見性剔除算法可分為三類視域剔除(View-FrustumCulling)，遮擋剔除n=(v1-v0)*(v2-v0)，其中n為(0，0，α)或(0，0，-α)，α>0。如果-z軸指向屏幕，則前者為多邊形正面，后者為背面。對于背面剔除方62003年，陸艷青在采用了包圍體來完成地形的可見性剔除。該包圍體是保守估計(jì)的，2005年，吳金鐘提出一種分塊策略對規(guī)則網(wǎng)格進(jìn)行區(qū)域分割，采用空間填充曲線對分2006年，李勝認(rèn)為，場景簡化過提取出的潛在輪廓特征可以通過巧妙地構(gòu)建漫游2004年，戴晨光提出了一種多分辨率的金字塔層次模型。在地形場景繪制時(shí)，在保證通常需要不同分辨率的DEM數(shù)據(jù)和紋理影像數(shù)據(jù)，將原始地形DEM數(shù)據(jù)和DOM數(shù)據(jù)進(jìn)Hoppe4097×2049的現(xiàn)有的實(shí)時(shí)地形漫游算法以基于規(guī)整網(wǎng)格的為多，特別是ROAM算法的到了廣泛的應(yīng)在海量地形場景的數(shù)據(jù)組織中采用了地形幾何數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)分塊和分層的雙網(wǎng)中建立層次法向錐更為方便是對層次三角形四叉樹自底向上逐層建立層次法向錐，動態(tài)加載所需的子塊，塊內(nèi)根據(jù)法向錐決定的層次，在不同LOD級別的邊界處會出現(xiàn)數(shù)據(jù)管理模塊和渲染模塊相分離，采線程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀入和渲染的并行性LoadingRealtimeLoading和頁面預(yù)取模塊對于繪制時(shí)所需數(shù)據(jù)已在內(nèi)存的地形塊，Rendering線程依次繪制這對于實(shí)時(shí)調(diào)度區(qū)域中不在內(nèi)存的分塊，RealtimeLoading模塊實(shí)時(shí)讀在當(dāng)前幀剩余時(shí)間內(nèi)調(diào)用preLoading模塊讀入頁面預(yù)取區(qū)域的分塊。TerrainRSG32*32的快，513*513大小的網(wǎng)格，用LOD的思路繪制地形數(shù)據(jù)。使用了Hoppe使用的大峽谷DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，場景網(wǎng)格大小為4097×2049，地形實(shí)際大小為240km×120km，高度數(shù)據(jù)由255級灰度值表示，一個(gè)高度單位對應(yīng)PCVisualC++OpenGL1.6G，1GM內(nèi)存，ATI9700顯卡的配置下，對于Hoppe大峽谷地形數(shù)據(jù)獲得了16/秒的平均幀速率。在漫游過，幀速率變化較為平緩，能基本保持16幀/秒以上的幀速視點(diǎn)相關(guān)的LOD（帶紋理視點(diǎn)相關(guān)的LOD（網(wǎng)格示意圖此處要介紹船舶的技術(shù)等人機(jī)交互(HumanComputerInteraction)。用戶界面的發(fā)展對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)整體性能提高所具有的重要性己經(jīng)得到了人們的高度重視通過對算機(jī)五多年的究和應(yīng)用人們己漸認(rèn)識到機(jī)交互形式能響最終用戶的使用計(jì)機(jī)的推廣至人們工作和活根據(jù)對大系的統(tǒng)計(jì)析結(jié)果表明，人機(jī)界面開發(fā)工作量大，占系開發(fā)總工量的40-6%左右，加不同人群對界面的要不全相同因而人界面是算機(jī)研最的分之一因如此機(jī)交互技術(shù)成為了1世紀(jì)息領(lǐng)域要解決重大題一21紀(jì)計(jì)劃的基礎(chǔ)研究內(nèi)容就包含了人機(jī)交互技術(shù)，即:、人機(jī)交互、網(wǎng)絡(luò)、高性能計(jì)算。與此同時(shí)，圍繞人機(jī)建已形成計(jì)算機(jī)業(yè)又一的競爭域在人建模研在中被列為與計(jì)算機(jī)列的六國家之為“對于算機(jī)工有著突的重要性，對其它工也是很重的。防計(jì)劃不僅把人交互界面為技術(shù)發(fā)展的重內(nèi)容之一而且還門增加與并列的人系統(tǒng)界一項(xiàng)內(nèi)容也提出了END21劃(uue aednoraonEnvironentevepent)其目標(biāo)就是要開發(fā)21世界的算機(jī)界。我國73、86、五計(jì)劃均人機(jī)交列入為要內(nèi)容。在人機(jī)學(xué)設(shè)計(jì)理論中經(jīng)常提到三種模式，即用戶思維模式（uer’oel，系統(tǒng)運(yùn)行模式（emode（degeode是程序設(shè)計(jì)師和編程。設(shè)計(jì)者思維模式是指人機(jī)交互設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)過考慮的內(nèi)容。普遍接受的人類信息處理（humaninformationprocess-ing）模型。人類信息處理模型認(rèn)為人tion感知系統(tǒng) 計(jì)算的輸出息以視和聽覺方被眼睛耳朵感知系接受后傳輸?shù)礁刑幚砥髟诶镞@些刺信號被暫起來且被初地理解如沒有進(jìn)一步的理這些信息會例一段話的個(gè)詞的音等在感處理器中進(jìn)行理解大只限于式識別上下文解例如一條線被夾在一些數(shù)字中時(shí)就理解為字1是如被雜在一字中時(shí)就被解為字母此可在感知處理中進(jìn)行息處理層次是當(dāng)表面的在系統(tǒng)設(shè)中應(yīng)當(dāng)慮到感系統(tǒng)和感知處器的特點(diǎn)如圖形用界面的計(jì)當(dāng)盡量減用戶不要的眼移動設(shè)計(jì)易于瀏的格式布局注提供便用戶理上下文信等這樣可以有地避免感知的重信息過或誤解又例如了障人的聽系統(tǒng)的康系統(tǒng)的出應(yīng)認(rèn)知系統(tǒng)人類認(rèn)知過程是由思維處理器與短時(shí)器和長時(shí)器的協(xié)調(diào)工作完憶器（short?termmemory）中。短時(shí)器的容量?。梢酝瑫r(shí)5至9個(gè)內(nèi)容單（ong?rery）中。長時(shí)器的特點(diǎn)是容大，時(shí)間長，并且主要以結(jié)構(gòu)化聯(lián)系的方式內(nèi)容時(shí)的內(nèi)容提取能是人們平所說的力長器具“用進(jìn)退的點(diǎn)也是說是被經(jīng)到的內(nèi)容越是準(zhǔn)確時(shí)也越容易被提取很少被到的內(nèi)容易在中“形或丟失，就是人平時(shí)所的遺忘同時(shí)某內(nèi)在與其他容聯(lián)越豐富征越明顯表現(xiàn)方越形象就越容易保持和取長時(shí)器中內(nèi)容與所感知息吻合得完全這內(nèi)容也越容易被發(fā)現(xiàn)和取出來維處理經(jīng)常需將長時(shí)器中的內(nèi)提取到時(shí)中與感來，這樣短時(shí)器在任何時(shí)刻只需要處理總體信息的一個(gè)小的部分，這種“分塊（attentionselection、知識和技能的學(xué)習(xí)（knowledgeandskillacquisition、解決問題（problemsolving）和語言處理（languageprocessing。在這些方面的研究成果也為設(shè)計(jì)反應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)還應(yīng)當(dāng)盡可能減少對人的反應(yīng)處理器和反應(yīng)系統(tǒng)的負(fù)荷。例如方面，應(yīng)當(dāng)采用最符合人使用的鍵盤和鼠標(biāo)設(shè)計(jì)，合理的顯示器位置和顯示參數(shù)以及各種工作環(huán)境的設(shè)置避免長期使用計(jì)算機(jī)設(shè)備所常見腕腰部背部等的損傷。虛擬現(xiàn)實(shí)是一種新的人機(jī)界面形式，VR為參與者提供了一種臨境(Immersive)和多感覺3DGOMSGoalsOperatorsMethods方法(多個(gè)SelectionRulesDesktopGOMSGOMSVR觀察點(diǎn)導(dǎo)航操作臨境(幫助信息、出錯(cuò)信息等)。為使交互系統(tǒng)靈活，不能簡單地提供大量界面去對付每Multigen在三維實(shí)時(shí)視景仿真領(lǐng)域，MutiGenCreator以其無與倫比的強(qiáng)大的三維實(shí)體建模工具務(wù)訓(xùn)練、分析和計(jì)劃、虛擬現(xiàn)實(shí)、事件重現(xiàn)、環(huán)境模擬、運(yùn)載工具訓(xùn)練（空中、地面、和普通視覺應(yīng)用。Vega將先進(jìn)的模擬功能和易用工具相結(jié)合，對于復(fù)雜的應(yīng)用，能夠提供快速、方便地建立、編輯和驅(qū)動工具。Vega能顯著地提高工作效率，同時(shí)大幅度減少源代CVega函數(shù)調(diào)用庫。LynX并將其存在一個(gè)應(yīng)用定義文件(.ADF)VegaC語言函數(shù)庫來對已建好的三維場景進(jìn)行渲染驅(qū)動。由于Vega起初是作為在SGIUNIX平臺上的一VegaPCUNIX程序設(shè)計(jì)頗為1VegaVega編程類似于C編程，實(shí)際接口是C，包括完整的C語言應(yīng)用程序接口，為開發(fā)提供最大程度的控制和靈活性。對于WindowsNT平臺上的Vega應(yīng)用，主要有三種類型控制臺程序傳統(tǒng)的Windows應(yīng)用程序和基于MFC( FoundationClasses)的應(yīng)用。但無論是哪一種應(yīng)用，建立Vega應(yīng)用的三個(gè)必需的步驟為：2ADF型main() //定義 while(bContinuing){ //applicationspecific 這就是一個(gè)控制臺的應(yīng)用程序。但是vega只是一個(gè)包含十幾種不同模塊的函數(shù)集，并沒有窗口函數(shù)（雖然Vega函數(shù)庫中提供了一些窗口和事件管理的函數(shù)，但這些函數(shù)在實(shí)際應(yīng)用中還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，它缺乏面象能力，不符合當(dāng)前流行的設(shè)計(jì)思想，因此需要一VegaWindows平臺上開發(fā)，那么具有良好圖形用戶界面的應(yīng)用程序?qū)⒏艿綒g迎。對于基于窗口的應(yīng)用來說，Vega系統(tǒng)通過提供一vgInitSys替換成vgInitWinSys()即可。該函數(shù)通過獲得窗口句柄來初始化Vega的顯示窗口。2基于MFCVegaVegaC++WindowsVC++作為開發(fā)工具成為首選。在VC++中的MFC類庫已是一個(gè)相當(dāng)成類庫，特別是其基于文檔/視結(jié)構(gòu)的應(yīng)用程序框架，已成為開發(fā)Windows應(yīng)用程序的主流框架結(jié)構(gòu)。該框架結(jié)構(gòu)能夠CViewzsVegaViewzsVegaViewVega線程用程序只需從zsVegaView派生出新類并根據(jù)需要重載必要的虛函數(shù)即可。從設(shè)計(jì)模式的觀點(diǎn)來看，它是采用了模板方法模式(TemplateMethod)。模板方法模式是一種類行為模式，其3基于MFCVega通過采用模板方法將用戶開發(fā)一個(gè)基于MFC應(yīng)用的工作量減少到最低，這是Vega系統(tǒng)提供的方法，其初衷是好的，但由于MFC類庫并不是一個(gè)支持多線程的類庫。用戶派生的子類通過在OnInitialUpdate()函數(shù)中調(diào)用基類的runVega()來啟動Vega線程，并類CView（根據(jù)“ISA”規(guī)則，它的子類對象也是一個(gè)CView對象）將是的，實(shí)踐也證明了這一點(diǎn)。在單文檔多視中在Vega線改變文檔數(shù)據(jù)后通過調(diào)用函數(shù)UpdateAllViews()來更新所有相應(yīng)的視圖時(shí)旋即出現(xiàn)了保護(hù)異常的錯(cuò)誤?；仡^看一下Vega的三個(gè)主要步驟，模型渲染主循環(huán)和便于用戶擴(kuò)展的幾個(gè)虛函數(shù)接口，其CViewCView類所擁有的視窗口的句柄而已。這種設(shè)計(jì)其實(shí)Vega線程改變數(shù)據(jù)后如何通知各個(gè)視口及時(shí)的進(jìn)行更新呢？好在Windows平臺的消息驅(qū)制，使得可以利4基于MFC的Vega線的問Vega應(yīng)用程序可以通過應(yīng)用定義文件(.ADF)來載入三維場景模型。在實(shí)際開發(fā)的應(yīng)用Vega的應(yīng)用程序框架中可以看出，框架主要由它的配置三步曲和渲染主循環(huán)構(gòu)成。當(dāng)配置三步曲中的第二步導(dǎo)入另一個(gè).ADF文件再進(jìn)行第三步設(shè)置或三步曲皆重新作過再進(jìn)入不通。由于Vega系統(tǒng)提供的是庫形式的函數(shù)調(diào)用，沒有源碼，從設(shè)計(jì)系統(tǒng)的角度下，給開發(fā)用戶提供必要的診錯(cuò)也是必不可少的。在這方面Windows的API調(diào)用以及MFC類庫等做的十分好，它們在許多操作的結(jié)果通常都返回一個(gè)值，以告訴用戶是否成功或是失敗還是出現(xiàn)異常，更完善的是Windows系統(tǒng)提供了一個(gè)全局的函數(shù)調(diào)用GetLastError()操作來獲取每一步操作后的結(jié)果是否成功。從設(shè)計(jì)模式的觀點(diǎn)來看，這是使Vega將類的接口若在Vega線程未退出時(shí)進(jìn)行重新配置將導(dǎo)致失敗，那么在切換場景時(shí)讓正在運(yùn)行的線VegaVega線程不是已經(jīng)終止了嗎？所以一定存在遺留問題。經(jīng)調(diào)試顯示，問題就出在Vega配置三步曲的第一步vgInitWinSys()上，該函數(shù)的作用主要是初始化Vega系統(tǒng)并創(chuàng)建共享內(nèi)存以及信號量等，除此之外它還在做了一件重要的事情——就是又開啟了一個(gè)Vega窗口子線程，該子線程根據(jù)傳送的窗口句柄參數(shù)創(chuàng)建一個(gè)與該句柄對應(yīng)窗口一相同大小的窗口二，并將它蒙（覆蓋）在窗口一上，這是Vega開發(fā)指南上未有提及的，這樣Vega系統(tǒng)的渲染窗口就可以嵌入到基于MFC的視口上了。該子線程的創(chuàng)建是必不可少的，但卻沒有終止它的辦法——它是Vega函數(shù)創(chuàng)建的。又因?yàn)榫€vgInitWinSys()卻不再啟動新的子線程而是繼續(xù)保留原來沒死的窗口線程，由ndows程的一特性可得出解問題的方法就是一步—用個(gè)單獨(dú)的ega程來實(shí)。從模的觀點(diǎn)看，這以作為一新的設(shè)模式應(yīng)于設(shè)計(jì)當(dāng)中去，不妨稱之為柵欄模式(n)。它通過將同一個(gè)應(yīng)用中的不同部分進(jìn)行相互黑箱化彼此間僅通定義好接口進(jìn)這得各部分間的相影響減到最低nowsFVSS1WindowsNT在ndowsNT臺上進(jìn)間通信主要方有動態(tài)(D)網(wǎng)絡(luò)動據(jù)交換NeD)ndows套接(ndwsSoce命名管道Naedpe)內(nèi)存文件(ery-apede)NeOS，程調(diào)用)以及磁盤文件等。在特定的場合ega進(jìn)程和CCCeDEndwsSckeeOSC皆不予考慮。而通過磁文件來行顯然行不通，使得直接內(nèi)存中行通信為必要。因?yàn)樵趀aC采用內(nèi)文的方式是最佳。3MFCVega在WindowsNT平臺上采用文件對象使得Vega進(jìn)程與MFC界面主進(jìn)程之間能夠進(jìn)行有效的。因?yàn)榉蛛x出來的Vega進(jìn)程是一個(gè)控制臺程序（盡管它還創(chuàng)建了自己的渲染窗口Vega應(yīng)用框架中的渲染主循環(huán)恰恰可以一些操作用來模擬一個(gè)消息泵以完成MFC的主進(jìn)程的要求操作，這個(gè)被傳遞的消息同樣可以放在文件對象中反之由于MFC主進(jìn)程是一個(gè)窗口應(yīng)用，WindowsWindows內(nèi)存管理中的文件對象，不僅解決了兩個(gè)進(jìn)程間的共享數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)的速率問題，還域中實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)成像的研究與開發(fā)的廣泛使用。到后來GeminiTechnology公司并入了Quantum3D公司，后者花費(fèi)了較多的時(shí)間和財(cái)力在OpenGVS的升級工作上，OpenGVS的早期的名字叫做GVS,GenericSceneSystem，意為通用視景系統(tǒng)。90年代，SGI公司開放了OpenGLAPI，使OpenGL成為了一種3D工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)后，GVS隨即在4.0版本中支持了OpenGL3DAPI，并支持PC機(jī)的圖形開發(fā)。到90年代中期，隨著PC特別是領(lǐng)域，由此3D世界中，出現(xiàn)了 的Direct3DAPI，它專門針對PC機(jī)的市場，由于其性能的優(yōu)越性，取得了較大的成功。與此同時(shí)，出現(xiàn)了Voodoo圖形加速卡，利用該可以快速的開發(fā)3D，Voodoo圖形加速卡提供了工作站級的3D圖形性能，但它本身沒有Direct3D和OpenGL驅(qū)動，只有它的原始版本，提供低級的底層在這種形勢下，OpenGVS3DOpenGL遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，他們決定開發(fā)一種面象的OpenGVS設(shè)計(jì)模式:硬件虛擬層。該層支持OpenGL,Glide,Direct3D以及以后可能新出現(xiàn)的3DAPI。 的Direct3DAPI和Voodoo圖形加速卡2代的Glide,從而在3D領(lǐng)域中得到OpenGVSOpenGLAPI一般只提供底層的繪圖原理，如使用預(yù)定義的屬性(顏色、紋理、材質(zhì))來畫多邊形而OpenGVS是基于面象的設(shè)計(jì)它提供的3DAPI基本上都是針對"SceneGraph","SceneManage"，現(xiàn)在Direct3D雖然也支持的功能函數(shù)，但它的性能和它的平臺的局限性削弱了它的優(yōu)勢?，F(xiàn)在SGI平臺上流行的IRIS(另一種3DAPI)其性能也很好，但其兼容性不能和OpenGVS相比，因?yàn)樗荒茉赟GI工作站上使用。OpenGVSSDK將己經(jīng)形成的分散的3D對象集成起來形成一個(gè)交互式可視化環(huán)境，其目OpenGVSSDK包括一個(gè)功能強(qiáng)大的應(yīng)用程序界面，該程序界面極易進(jìn)行3D圖形應(yīng)用程序的開發(fā)。由于OpenGVS具有良好的3D跨平臺性能，便于移植，因此用戶可以方便的在從PC機(jī)到UNIX工作站的不同運(yùn)行環(huán)境下運(yùn)行用OpenGVS開發(fā)的程序。①獨(dú)立的開發(fā)平臺(Windows98,Windows2000,WindowsNT,Linux,SGIIRIX,SunSolaris等操作系統(tǒng));②基于面象可視化3D開發(fā)環(huán)境OpenFlight、3DS、TerraPage等文件格式④為 ⑤支持等繪圖RealWorld基準(zhǔn)OpenGVS主要提供的功能接口，而底層的繪圖功能交給Low-levelOpenGLOpenGVS資源及其相互關(guān)OpenGVS的結(jié)OpenGVS的下層是一個(gè)模型，它負(fù)責(zé)虛擬環(huán)境創(chuàng)建的大部分工作，并被分成許多用戶(user)工具:程序員通過用戶工具來OpenGVS，允許特定的初始化代對象(object)工具:對象工具關(guān)心的是自動場景(scene)管理對象的動態(tài)性和連接(culling)機(jī)制。這個(gè)工具的一個(gè)重要特征是給每一個(gè)對象指定運(yùn)動方程(equationofmotion)的能力，因而可以給對象的某些部分提供運(yùn)動行為。調(diào)入到給由OpenGVS構(gòu)造的語句加入物質(zhì)定義功能，并提供了以下特性:背景(ambient)色、漫射紋理((texture)工具:除了被調(diào)入的對象保持其紋理元素以及OpenGVS的語句可以調(diào)入(import)工具:從用戶觀點(diǎn)來看調(diào)入工具可能是OpenGVS最重要的元一，因?yàn)樗鼘⒃敿?xì)化的模型/對象和地形對象調(diào)入OpenGVS環(huán)境。低層任務(wù)如視景裁剪域(fieldofviewculling)光源(lihtsoure)工具OpnGVS(/種背景色，只需創(chuàng)建光源和定義其位置(如果它不是本地光源)或方向(如果它是無限遠(yuǎn)光源)視點(diǎn)((camera)工具:OpenGVS中的視點(diǎn)工具是一種控制顯示的方式，它控制觀察者通道((chnnel)工具角或離軸投影連接，通過這種方法就可以支持不同程序的雙目視景和離軸投影系統(tǒng)對于視應(yīng)用用戶只指定兩視點(diǎn)視點(diǎn)對應(yīng)只眼即兩個(gè)通是被OenGVSWTK的全是WorldTolKit，由ense8研制的虛環(huán)境應(yīng)場景工包，是一種簡的跨平開系統(tǒng)可用科學(xué)和業(yè)領(lǐng)域建高性能的時(shí)的綜合的WTK(AP)造應(yīng)用程序的工作。WTK也支持基于網(wǎng)絡(luò)的分布式模擬環(huán)境以及工業(yè)上使用的大量界面設(shè)備，如頭式顯示、和導(dǎo)航制器等。WTK的算法設(shè)計(jì)使畫面的高品質(zhì)得到了根本的保障。這種高效的視覺數(shù)字顯示提高了WTK提供了強(qiáng)大的功能，它可以開發(fā)出較復(fù)雜的應(yīng)用程序，.還能提高的生產(chǎn)效率。一個(gè)用C代碼編寫的對象定位庫可以提供給用戶1000多個(gè)高級語言函數(shù)，可用來構(gòu)造交互和實(shí)時(shí)控制的模擬系個(gè)函數(shù)調(diào)用相當(dāng)于執(zhí)行1000行代碼，這將般地縮短WTK使OpenVRTM的理論成為現(xiàn)實(shí)，它提供了一個(gè)工具來實(shí)現(xiàn)跨平臺的操作，包括SGI,Evans,Sutherland,Sun,HP,DEC和In優(yōu)化的功能使它可以直接通過連續(xù)的系統(tǒng)庫使最快速的傳輸成為可能。另外，WTK支持多種輸入輸出設(shè)備，并且允許用戶修改C代碼—如設(shè)備驅(qū)動器、文件閱讀器和繪圖例行程序，也允許它和多種信息源進(jìn)行交互。WTK包含的函數(shù)可用來實(shí)例化并通用的設(shè)備，如Polhemus公司的FastrakAscension公司的BirdWTK按照面象名方式來組織虛擬環(huán)境，其主要的函數(shù)類有Universe(宇宙)eoer(幾何體)、Ligh(光源)、enso(傳感器)、ewpon(視點(diǎn))、ndw(窗口)等，分Unere是最類一個(gè)WK虛擬境中以包含個(gè)Unvr虛擬境中的Unvre越UnereWTK3DVC程序中利用嵌入的WTK庫函數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)WTK虛擬環(huán)境的編譯與測試。WTKWTK通過面象的方式進(jìn)行構(gòu)造。下面介紹一下WTK主要的函數(shù)類AutoCAD的DXFWTKNFFCAD程序包來創(chuàng)建，包括WTK中，傳感器是指任何能夠給計(jì)算機(jī)輸入以控制對象的位置和方位的外部設(shè)備。WTK提供兩種形式的光照模型。一種是背景光，通過來自背景的光線等量地照亮視景WindowWTK應(yīng)用可以在同一個(gè)虛擬世界中有多個(gè)窗口，或者仿真循環(huán)(simulationloop)是WTK仿真的。仿真的各個(gè)方面都發(fā)生在宇宙(universe)中。仿真循環(huán)通過調(diào)用WTuniverse_goWTuniverse_stop退出。WTK的工WTK第五章VR的發(fā)要應(yīng)用有分布式虛擬環(huán)境(distributedvirtualenvironment簡稱DVE)、分布式交互仿真(distributedinteractivesimulation,簡稱DIS)、沉浸(remoteimmersion,簡稱RI)等.通常在一則通過某個(gè)底層分布式運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)(runtimeinfrastructure)連接起來,它主要負(fù)責(zé)管理節(jié)點(diǎn)之間的通信,目前,HLA/RTI(highlevelarchitecture/runtimeinfrastructure)已成為國際上主流的分DVR每個(gè)用戶在一個(gè)VR環(huán)境（真實(shí)感3D圖形，聲）中通過聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)與其他DVR的發(fā)展。典型的DVR有 DVR NPS開發(fā)的NPSNET瑞典計(jì)算機(jī)科學(xué),DVR5DVR4DVRVR 的局部數(shù)據(jù)庫中所有對象(也稱數(shù)據(jù)庫)是完全相同的，不同用戶裝入相同的數(shù)據(jù)庫，即虛場景是的。圖形生成的計(jì)算并提供用戶接口。DVR系統(tǒng)常使用Client/Server方法。I/ODVR的通用參考結(jié)構(gòu)模型7非VR服DivisiondVS,ProVision和SuperVisionAlberta大學(xué)開發(fā)的VRSGI工作站上的C語言直接調(diào)用。瑞典的DIVE實(shí)驗(yàn)性平(NPS)計(jì)算機(jī)系開發(fā)的NPSNET,遵循IEEE1278分布式交互仿真(DIS)IP3DInternet上進(jìn)行多用戶德國國家開發(fā)的主要有2中通信模型消息傳送有1.點(diǎn)對點(diǎn) DVR21.數(shù)據(jù)庫語音消息服務(wù)消息服務(wù)用戶D用戶消數(shù)據(jù)庫語音消息服務(wù)消息服務(wù)用戶D用戶消息服務(wù)用戶用戶A多用戶虛擬環(huán)境系統(tǒng)RING2DVR系統(tǒng)涉及許多復(fù)雜的計(jì)算，如實(shí)體之間的運(yùn)動和碰撞檢測，需要消耗大量時(shí)間。節(jié)點(diǎn)提供面象的場景圖形API,可以調(diào)用這些API來表達(dá)繪制復(fù)雜的幾何形體。在本課程的后半段也將要學(xué)習(xí)Windows的重要的圖形API OpenGL還有近年檢測器提供AvocadoababcdcdAvocado2增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AugmentedRealityAR)，是虛擬現(xiàn)實(shí)研究領(lǐng)域里逐漸引起廣大學(xué)者關(guān)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)之間的關(guān)系可以由Milgram一種分類學(xué)的方法來表示機(jī)的參數(shù)(焦距和透鏡的失真率)和外部參數(shù)(位置和方向)決定了哪一部分三維圖增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中的顯示技術(shù)：光學(xué)混合和混光學(xué)式頭盔裝置(opticalseethroughHMDs)是把光學(xué)融合器(opficMcombiner)放置在用，。相對的頭盔裝(ehrughHD)是把一個(gè)閉的頭盔同到兩個(gè)機(jī)結(jié)合一起機(jī)用戶提實(shí)世界中場景這真實(shí)的同景產(chǎn)生器產(chǎn)生的虛擬圖像相融合。最后結(jié)果由人眼前的位于封閉式頭盔上的監(jiān)視器來，用戶可以觀到增強(qiáng)真實(shí)世。下圖示式頭裝置的造示意。，。板、被維修設(shè)備的結(jié)構(gòu)、被維修設(shè)備零件圖等。中列出10個(gè)2020年最具意義的技術(shù)趨勢這些趨勢將決定著未來一個(gè)時(shí)期的社會發(fā)展特征，其中第10位的便是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)。國內(nèi)研究AR系統(tǒng)的單位有理工大學(xué)、國防科技大學(xué)、西安石油學(xué)院、電子科技大學(xué)華技大學(xué)大學(xué)等國外研究AR系統(tǒng)的單位有德國 哥倫比亞大學(xué)、澳大利亞Vienna大學(xué)、Nara等，這些單位已經(jīng)在AR系統(tǒng)的機(jī)校正算法、AR頭盔顯示器的設(shè)計(jì)、硬件平臺的應(yīng)用、視覺技術(shù)等方面一篇德國專利DE10108064述及的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，用或音頻信息進(jìn)行綜合視覺同年公開的專利US2002191003涉及的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示技術(shù)，用機(jī)定位物ARAR系統(tǒng)的研究尚處PC聲音等，并且可以頭部的6個(gè)度的運(yùn)動，可以應(yīng)用到許多領(lǐng)域，例如科學(xué)計(jì)算可視元到數(shù)百萬不等，長期以來主機(jī)使用SGI的高檔工作站、多通道圖形系般用戶近幾年來，隨著微機(jī)的性能和圖形加速卡的圖形渲染能力的不斷提高，AGP總線突破PCI33Mhz的限制，微機(jī)圖形加速卡的性能得到了很大的提升，使得用分布微機(jī)系統(tǒng)替代昂貴的SGI工作站成為可能。CAVE5SGI高端圖形工作站，其中的四臺工作站負(fù)責(zé)四個(gè)面的立體圖像渲染，另外一臺負(fù)責(zé)頭部運(yùn)動和提供三維聲音服務(wù)。尺寸為7英尺X7英尺X7限元計(jì)算的數(shù)據(jù)量非常巨大，后來不斷地對CAVE進(jìn)行改進(jìn)，采用了單獨(dú)的超級計(jì)算機(jī)代設(shè)備是SGIOnyx2CAVE系統(tǒng)大部分仍然停留在高NAVE系統(tǒng)是一個(gè)基于PC的廉價(jià)CAVE系統(tǒng)[3]，由三臺Pentium500加 2圖形加速卡組成圖形繪制系臺Pentium450和SoundBlasterLIVE!組成聲系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用三投影面，相鄰兩個(gè)面之間的夾角為120度，使用偏振光的方式實(shí)現(xiàn)圖像，每個(gè)面使用兩臺廉價(jià)的投影儀，投影儀價(jià)格每臺6,000~15,000，分辨率1024X768，60幀/秒。眼睛采用低于1的偏振光眼睛無頭部設(shè)備。該系統(tǒng)整體硬件造價(jià)小于60,000（注：該系統(tǒng)由微軟和NSF資助。在實(shí)現(xiàn)CAVE系統(tǒng)的編程環(huán)境和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面,研究使用了不同的方法,并行和分布處理是一項(xiàng)常用的技術(shù)。Repo-3D實(shí)現(xiàn)了一個(gè)面象的分布圖形系統(tǒng)，該系統(tǒng)運(yùn)行于分布式共享內(nèi)存（DistributedSharedMemory）系統(tǒng)之上，優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)是面象和事件驅(qū)動的[4]Blair實(shí)現(xiàn)了一個(gè)廉價(jià)的VRVNC（RetainedMode）GLX的立即模式（ImmediateMode，大大地降低了立即模式傳送動態(tài)圖像的高帶寬要求，性能得到了很大提升[5]。WireGL對OpenGL命令進(jìn)行了擴(kuò)展，允許OpenGL命令可以在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行，使用caching策略和嚴(yán)格的優(yōu)化降低網(wǎng)絡(luò)帶寬需求和消除網(wǎng)絡(luò)帶寬造成的瓶頸[6]。Pomegranate是一個(gè)全新的并行繪制的硬件體系結(jié)構(gòu)，將整個(gè)圖形繪制流水采用GeoForce256三維圖形加速卡，Myrinet高速網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)并行的OpenGL，64個(gè)節(jié)點(diǎn)，流水線利用率為87%-99%，每秒11億三角形，218億像素。整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)主從模式的圖形集群計(jì)算系統(tǒng)，見下圖。操作系統(tǒng)采用Windows2000，與Linux相比，前者具有廣泛的硬件支持和的用戶支持，同時(shí)提供QoS與DiffServ服務(wù)，同時(shí)目前的Linux系統(tǒng)對三維圖形加速卡的支持種類和能力都比Windows差。主節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，其它為從節(jié)點(diǎn)，接收主節(jié)點(diǎn)令，同時(shí)向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送請求與狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)使用100Mbps的D-LinkDTX530網(wǎng)卡和一個(gè)24口的交換式HUB。從節(jié)通 圖形計(jì)圖形從節(jié)通 圖形計(jì)圖形計(jì)通從節(jié)圖形計(jì)通從節(jié)主節(jié)硬件輸控通圖形計(jì)網(wǎng)制的服務(wù)模塊。圖形子系統(tǒng)的底層圖形繪制引擎為DirectX或者OpenGL，為場景管理PCCAVE應(yīng)用程序使用。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有一個(gè)性能監(jiān)測GUIClusterS實(shí)現(xiàn)程序啟動與關(guān)閉。1部件名 型部件名 型單價(jià)/合計(jì)元主 ASUS4PentiumIII4電源機(jī) 4圖形 4硬 IBMDTLA4顯示 SumsungSyncMaster1網(wǎng) LegendDTX530RECV4光盤驅(qū)動 美達(dá) 鍵盤鼠

總 服通信,控PCCAVE注該報(bào)價(jià)表為設(shè)備價(jià)格時(shí)間為2000年10服通信,控PCCAVE底層協(xié)底層協(xié)MPICH12圖形性能監(jiān)通信系通信子系統(tǒng)是PCCAVE的模塊。它負(fù)責(zé)在節(jié)點(diǎn)之間傳遞信息，包括將主節(jié)點(diǎn)的控85Mbps，因此通信系統(tǒng)的時(shí)間延遲和通信帶寬都可以滿足分布圖形計(jì)等待所有從節(jié)點(diǎn)繪制完成，發(fā)送Swapbuffer消息，并進(jìn)入下一次繪制過程，如果用戶發(fā)出繪制完成向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送繪制結(jié)束消息，等待主節(jié)點(diǎn)的Swapbuffer命令交換緩沖區(qū)。如果接，MPICH1.2點(diǎn)對點(diǎn)雙向時(shí)間延遲測y2E-07x00 數(shù)據(jù)包大?。ㄗ止?jié)點(diǎn)對點(diǎn)雙向時(shí)間延遲（IIORB（智能信息服務(wù)。PCCAVE實(shí)現(xiàn)了智能信息機(jī)制，主要用來透明地存取分布數(shù)據(jù)。IIORB將所有的數(shù)據(jù)劃分為兩種不同類型，周期性的數(shù)據(jù)存取服務(wù)，隨機(jī)數(shù)據(jù)存取服務(wù)。分布在不同節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)都分配了一個(gè)系統(tǒng)全局?jǐn)?shù)字標(biāo)識ID，它將分布在不同節(jié)點(diǎn)不同區(qū)域的數(shù)據(jù)連接在一起。當(dāng)節(jié)點(diǎn)i需要存取節(jié)點(diǎn)，MPICH1.2點(diǎn)對點(diǎn)雙向時(shí)間延遲測y2E-07x00 數(shù)據(jù)包大?。ㄗ止?jié)點(diǎn)對點(diǎn)雙向時(shí)間延遲（MPICH1.2圖形子系A(chǔ)SUSAGP-6800Delux圖形加速卡，屬于入門級。該1536萬三角形每秒。3D圖形API可以使用DirectX或者OpenGL，圖形庫的選擇比較多，對于DirectX，.X格式是一種比較好的選擇，DirectX可以對幾何數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)支持累進(jìn)網(wǎng)格和多級紋理，目前的DemoDirectX作為底層的API。當(dāng)然可以使用其它的文件格式或者場景管理方法，例如VRML，3DS等。也可以利用Pro/E等CAD作為二次開發(fā)的平臺，直接將設(shè)計(jì)結(jié)果置于CAVE中作現(xiàn)場的驗(yàn)證。投影系統(tǒng)目前沒有采購新的設(shè)備。由于Windows2000XWindows顯示系統(tǒng)存在著相1280*1024的圖像，刷新頻率150Hz，每只眼睛75Hz。目前系統(tǒng)的照相機(jī)參數(shù)假定每個(gè)面使用90度的視角范圍，F(xiàn)ront面照相機(jī)參數(shù)為原始參數(shù)，F(xiàn)loor、Left、Right三個(gè)面的照相機(jī)PCCAVESwapbuffer，由于MPICH消息傳遞的時(shí)延很小，人眼覺察不到四個(gè)面的圖像同步的差異。聲系目前本系統(tǒng)尚沒有集成聲設(shè)備。聲系統(tǒng)使用AC-3組就可以得到相當(dāng)好的效果。NAVE的配置也可以作為參考。DirectAudio提供了強(qiáng)大的三維聲支持API。目前大部分的頭部設(shè)備都運(yùn)行于微機(jī)上因?yàn)閁NIX的串口通信的效率與Windows相比太差。采用Windows可以獲得更高的采樣速度和精度，同時(shí)可以降低延時(shí)。Windows3DSMax建模，場景數(shù)據(jù)包含了12,500三角形，30M紋理數(shù)據(jù)，運(yùn)行速度超過了20幀/秒，并且可以產(chǎn)生高度的沉該程序采用DirectX83D圖形API，.XVisualC++6.0為開發(fā)語PCCAVE12個(gè)星期。由PCCAVE對節(jié)點(diǎn)做透明的管理，因此程序設(shè)計(jì)相對非常簡單，應(yīng)用程序的開發(fā)在一定程度上達(dá)到了單一系統(tǒng)影像(SingleSystemImage)，基本實(shí)現(xiàn)透明的信息分布處理，如果一個(gè)PCCAVE程序框(a)位置1左面墻的圖 (b)位置1前面墻的圖像（c）位置1右面墻的像 (d)位置2左面墻的圖 (e)位置2前面墻的圖像（f）位置2右面墻的像優(yōu)缺便，系統(tǒng)可靠性高。如果采用偏振光的方式實(shí)現(xiàn)圖像，那么可以采用10，000~30，000如果需要提升系統(tǒng)的性能，可以使用8臺PC或者使用Wildcat高端圖形顯示卡，每秒鐘可以繪制超過千萬個(gè)三角形。同時(shí)PC機(jī)的發(fā)展比工作站或者超級計(jì)算機(jī)快，價(jià)格和性能持續(xù)地按照摩爾定律發(fā)展。目前Windows下的開發(fā)工具種類比較多，可以擁有比UNIX的Windows版本，這給PCCAVE的應(yīng)用提供了廣泛的應(yīng)用范圍，使得中小企業(yè)使用PCCAVE交互設(shè)備API的工具和開發(fā)包。同時(shí)沒有廣泛地開發(fā)面向不同應(yīng)用領(lǐng)域的開發(fā)工具包。性能分MPICH1.20.35毫秒，4PC的系次通信總的時(shí)間延遲為0.35X3毫秒，一次繪制過程需要兩次，那么總的通信資源將占用2.150幀/89.5，20幀/96%PCCAVE應(yīng)用而言，假設(shè)每次繪制的數(shù)據(jù)傳送為10毫秒，系統(tǒng)性能20幀/秒，節(jié)點(diǎn)利用率仍然可以達(dá)到36%，當(dāng)然采用更高的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以獲得更好的利用率和運(yùn)行速度，Myrinet點(diǎn)對點(diǎn)的通信帶寬為816節(jié)點(diǎn)，那么必須采用集合通信方式或者將節(jié)點(diǎn)組織為樹狀結(jié)構(gòu)，降低系44CPUSGIOnyx2，可以配置高檔的圖形卡提供更高的系統(tǒng)性能。系統(tǒng)的沉浸感和CAVE系統(tǒng)相比較無差異。與交互設(shè)備的響應(yīng)時(shí)間。這些設(shè)備在Windows系統(tǒng)下可以獲得比UNIX下更小的時(shí)間延遲，因此可以更短的響應(yīng)時(shí)間和更小的滯后。同時(shí)由于Windows系統(tǒng)可以更到CAVE系統(tǒng)的要求。暫時(shí)使用鼠標(biāo)和鍵盤控制?？蓴U(kuò)展性。各個(gè)子系統(tǒng)都可以升級，節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)可以擴(kuò)展到8個(gè)甚至，同時(shí)也可以升級到最快的CPU與系統(tǒng)總線，網(wǎng)絡(luò)通信可以使用Myrinet等高速網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，圖形子,PC軟硬件環(huán)境，系統(tǒng)的可擴(kuò)展能力強(qiáng)，開發(fā)工具眾多，程序員不需要特殊的培訓(xùn)，使得CAVE廣泛地推廣成為可能。第六章VR實(shí)例—虛擬水族館和人工、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，與計(jì)算機(jī)和動畫的結(jié)合即是一個(gè)新穎VR技術(shù)，生成可交互的具有生命特征的智能動畫角色，進(jìn)而擴(kuò)展、真，讓人們不必深入其中而能夠“看到、感受到其中的美妙景象并與之交互。虛擬現(xiàn)實(shí)和6.1.1（ArtificialLife，簡稱ALife或AL）的概念最初由的Langton教授于1987之一。目前，在、歐洲及這方面的研究最為活躍。的SFI、MIT以及的ATR有專門的研究的課題。我國學(xué)者接觸這個(gè)領(lǐng)域較晚，目前尚未形成聲勢和有規(guī)模的研究隊(duì)伍。1997年夏天，2002年10月，工智能學(xué)會在主辦了第一屆“及應(yīng)用”專題學(xué)術(shù)會議，標(biāo)虛擬式表現(xiàn)的。如：C.G.Langton的細(xì)胞自、的“人工魚”動畫等。實(shí)體式表現(xiàn)的。如Brooks的六腿機(jī)器人，Garis的機(jī)器貓等。虛擬現(xiàn)實(shí)與的結(jié)、洋館進(jìn)行了仿真。在這個(gè)虛擬海洋館系統(tǒng)中，一臺圖形超計(jì)算機(jī)對海洋館的外部環(huán)境進(jìn)行真的外觀建模，同時(shí)程序賦予它們感知、行為和運(yùn)動能力以及各種屬性設(shè)置，人、擬動畫生物進(jìn)行交互。投影系統(tǒng)包括一個(gè)12平方米的大屏幕，作為計(jì)算機(jī)生成的環(huán)境生深度感覺和效果。eda發(fā)了可用面板制的交式擬水族館整系統(tǒng)包三部分：虛擬水族館定交互板和移交互面板定互面板提可觸摸水族館流虛的人工魚用Dsax三維建進(jìn)形體建模可以通交互面跟用戶進(jìn)行交互。3D模型建立珊瑚礁生態(tài)，以展示珊瑚礁復(fù)雜多變的景象。技術(shù)仿真海豚的動態(tài)，觀眾只要帶上偏光眼鏡，便可看見海豚或其它海洋動物的影像，13種熱帶魚追逐而動。這些虛擬魚是通過參觀者人工魚研究現(xiàn)中的基于知識的系統(tǒng)（模擬外在智能的抽象形式、如問題求解、博弈等、（動物System（XiaoyuansFish行為等，每條人工魚都是獨(dú)立自主的、有自激發(fā)功能的Agent?！癤iaoyuan’sFish”開創(chuàng)了計(jì)GrzeszczukTerzopoulos[41,42]研究了人工魚的學(xué)習(xí)技術(shù)，能夠自動地并把它們提取為適當(dāng)?shù)膮?shù)形式。一方面學(xué)習(xí)中樞取代了原始的費(fèi)力工制作運(yùn)動控制件變成了代碼，因而變得繁瑣復(fù)雜，導(dǎo)致魯棒性和效率較低。針對以上不足，JohnFunge[43,44]開辟了利用人工智能認(rèn)知建模方法來創(chuàng)建智能角色的型定義為角色關(guān)于其世界的模型，它支配著角色對其世界的了解程度指導(dǎo)角色如何獲取知識，以及如何利用知識進(jìn)行推理和規(guī)劃行動。Funge提出通過在情景演算（situation（uncertaintyJohnFunge利用認(rèn)知建模方法創(chuàng)作了史前世界和海底世在Funge所認(rèn)知建模的基礎(chǔ)上豐富了人工魚的認(rèn)知模型并提出了人工魚的習(xí)機(jī)制[45,46]。工魚的自繁衍模型，根據(jù)人工魚的表現(xiàn)型，給出了人工魚的組成，建立了人工魚的模型。在此基礎(chǔ)上，給出了人工魚的遺傳、雜交和變異規(guī)則。提出了基于競爭機(jī)制的感感系認(rèn)系行系圖 包括模塊、聚焦器和決策器，對感知到的信息進(jìn)行和處理、決策，產(chǎn)生當(dāng)前意圖。認(rèn)子系統(tǒng)功能相于人工的大腦具、學(xué)、推理決策等種能力 A(t)，標(biāo)志其是否存活。定義人IS{A(t),H(t),D(t),S(t)}={存活狀態(tài)，饑餓度，度，體 (6-A(t)

H(t)min[1exp(u(1tH)/C)Sh(t),

(6-0D(tminDi,1DiminP*idi(t),0

iS(t):其中，H(t)和D(t)的取值范圍為[0,1]值越大表示饑餓程度和程度越深。H由沖動和外部刺激同時(shí)決定，而D(t)則由外部刺激（如遇到捕食魚）單獨(dú)引起。公h （6-3）t為時(shí)間，u表示人工魚所消耗的食物量，可通過計(jì)算食物顆粒數(shù)或01的取值不同；tH是自從上次進(jìn)食以來的時(shí)間；C表明魚的胃口大小C值與魚的大小有關(guān)（體形較大的魚胃h 度H(t) 續(xù)量，設(shè)定閾值H[0,1]，如果H(t)H，則認(rèn)為人工魚比較饑餓

200diDi分別表示跟所發(fā)現(xiàn)的捕食者i者i造成的度總度D(t)實(shí)際上是所感知到的所有捕食者對其造成的度的累，和其中每個(gè)predator所帶來的度與其相對距離有關(guān)一般來說距離越近度越強(qiáng)，，但小魚仍處于安全狀態(tài)。為此增設(shè)一個(gè)判斷因子i，表示捕食者i對于人工魚此時(shí)的處境而言，是否真的。i定義如下：i

iisdangerou;there'srefugefor

6.5.1節(jié)。（PrefereceP={Light,Warm,InSchool,FoodType 其中，Light、WarmInSchooltruefalse表明魚是否喜光，喜暖，喜歡集群；FoodType為枚舉參數(shù)，表示魚喜歡吃的食物的類型。三階段機(jī)，，而言能力是非常必要的，因?yàn)樗鼰o法預(yù)知環(huán)境變化能夠使其記住以往的經(jīng)驗(yàn)和，，瞬提復(fù)瞬提復(fù)短長遺遺信遺圖6.2流程由圖可見分為瞬時(shí)短時(shí)和長時(shí)三個(gè)階段其中每個(gè)階段都存在編碼、瞬時(shí)USTM（UltraShort-TermMemory：又稱為“感覺”，在整個(gè)認(rèn)知過起到濾波器的作用，從外部環(huán)境中得到的信息經(jīng)過瞬時(shí)之后得到篩選和短時(shí)STM（Short-TermMemory：又稱為“工作”或“直接”，只要指夠被再現(xiàn)，短時(shí)組成了當(dāng)前頭腦中的信息。它類似于一個(gè)工作臺，從長時(shí)記存回長時(shí)庫。短時(shí)對決策起著重要作用，可視為一個(gè)包括和加工的長時(shí)LTM（Long-TermMemory：是一個(gè)龐大而復(fù)雜的信息庫，著主體 基于的人工魚認(rèn)知模感愿信信 器行調(diào)長感愿信信 器行調(diào)長圖6.3基于的人工魚認(rèn)知模認(rèn)知模型的工作過程描述如下：外界感知信息傳遞到USTM中進(jìn)行短暫的，聚焦器根據(jù)當(dāng)前人工魚的狀態(tài)和偏好對這些信息進(jìn)行篩選過濾掉當(dāng)前不感或是冗余的，按照愿望的特征值搜索人工魚感知到的虛擬環(huán)境信息無非是空間點(diǎn)信息和向量信息，以及信息之間的相互關(guān)對信息進(jìn)編，確定系的作對象和用式。定義編碼規(guī)如下。Cell息單元。ICell其中：Head為信息頭，是指向下一個(gè)信息元的指針；TimeStamp為時(shí)間戳，標(biāo)志該信息元的生成時(shí)間；Type為類型，表明該信息元屬于哪種類型；Content為具體內(nèi)容，不同的USTMWeight0，在之后的信息處理中再進(jìn)行調(diào)整。2.SICell（SensoryInformationCellUSTM的信息元稱為感知信息元。SICell64.1；Position為目標(biāo)物體的相對位置。表 PredatorFoodGrassRockFishSame遇物需要躲避碰撞（中斷執(zhí)行，就需要記錄其覓食的行為目標(biāo)和食物位置，從而能夠Cell近正在執(zhí)行的行為目標(biāo)；FinishedGoal是否已經(jīng)完成。Cell工和強(qiáng)化之后的信息，作為經(jīng)驗(yàn)知識被和調(diào)用，因此稱作經(jīng)驗(yàn)信息元。LTM實(shí)際上是載體，隨時(shí)可能被STM到。EICellContent擇執(zhí)行的行為；Success標(biāo)志行為是否成功。聚焦器得到USTM中的所有信息元，根據(jù)人工魚的狀態(tài)和偏好對其進(jìn)行過濾和篩選，選中的SICell進(jìn)入STM，為決策作準(zhǔn)備，同時(shí)狀態(tài)也得到更新。聚焦器反映了由D(t僅由外部刺激即出現(xiàn)的捕食者決定，所以任何有關(guān)捕食者出現(xiàn)的信息都應(yīng)該被關(guān)注，因?yàn)檫@是生命安全的，即選擇所有ObjectType=Predator的信息元，按照公式(4-2)D(t)的值，同時(shí)用D(t)Weight值；H(t) 沖動和外部刺激同時(shí)決定，因此如果H(t)H（H為設(shè)定的饑度閾值則選擇所有ObjectType=Food(2)H(tH更新選中的信息元的WeightObjectType=FishSame的信息元，更新權(quán)重；ObjectTypeSICell僅提供關(guān)于碰撞檢測的信息，由于避碰屬于直接SICell不必送入STM中，被聚焦器過濾掉。照不同的類別了所有當(dāng)前感的信息。決策器接收STM的輸入，根據(jù)人工魚狀人工魚：IntentionSet={覓食Forage，進(jìn)食Eat，逃避Esc 捕食魚：IntentionSet={進(jìn)攻Attack，進(jìn)食Eat，游弋Wander}；檢查行為：檢查STM中的DICell，若其Finished=false，則選擇Goal為（3優(yōu)先級選擇：若當(dāng)前STM存在SICell，則對其中每一類信息元按其Weight值從則，直接根據(jù)狀態(tài)和偏好確定一種行為作為當(dāng)前愿望Desire；特征匹配Desire搜索LTM，找到LTM中滿足特征匹配條件“Behavior=Desire”的所有EICell，調(diào)用到STM中，同時(shí)增加保留在LTM中的這EICellWeight值；Intention；決策反饋Intention和相關(guān)信息元傳遞給STM，STMEICell的回調(diào)采用LIFO（LastInOut，后進(jìn)先出）算法，即最近形成的最容易被想起來，最久形成的最不容易想起。，隨時(shí)間增長中充滿了信息元，由于的容量有限，所以必須決定刪除哪些信息LTM中的信息元每次被調(diào)用FIFO（InOut，先，進(jìn)先出）算法，即最先形成、距離現(xiàn)在最久的最先被丟棄。當(dāng)下一時(shí)刻來到USTM→STM→LTM中的信息就會被更新，開始一個(gè)新的和傳遞過程PCVisualC++.netAPIDirectX9.03DsMax三維建模工具建好，轉(zhuǎn)化為.x格式，導(dǎo)入到程序中，由代碼控制其運(yùn)動。A,B,C……則設(shè)置USTM、STM和LTM三個(gè)緩沖區(qū)，以STM為中心，它的和更新也最頻繁。魚到任意一個(gè)區(qū)域進(jìn)食后，就在STM緩沖區(qū)增加一條記錄，每次覓隨機(jī)因子[01，不同的值對于人工魚的行為產(chǎn)生不同的效果。之，越小，隨機(jī)性越小，表明人工魚比較依賴過去的來指導(dǎo)當(dāng)前行為。)（（2（2）6．5行為控圖6.5為針對人工魚Agent建立的模型框架。其中圖 圖6.6人工魚行為雙層控制結(jié)，控制結(jié)構(gòu)，人工魚能夠根據(jù)環(huán)境及其他角色的狀況選擇策略、調(diào)整其行為和運(yùn)動一， 食者的數(shù)量；di為捕食者和第i 距離常量，如果diD，則捕食者按照當(dāng)前體力所能提供的最大速度，全速沖向目標(biāo)獵物；否則捕食者采取不同的策略來追捕獵物。定義捕食者可吃范圍eatable_margin。Predator規(guī)劃目標(biāo)：predator規(guī)劃前提：當(dāng)前環(huán)境中有多個(gè)preypredator；約束：predator和prey都受自身狀態(tài)和體力的限制；初始狀態(tài)：predatorprey各自在某處活動；predator當(dāng)前狀態(tài)為饑餓，產(chǎn)生捕食Step1.predator感知系統(tǒng)的輸出：如果n0，則隨機(jī)游動；Step2.{如果n1prey為捕食目標(biāo)，追擊目標(biāo)；如果是，則predator單獨(dú)追捕魚群形成的球體邊緣，魚群；否則，predatorprey；}Step3.如果捕食成功，則捕食過程結(jié)束；如果超過設(shè)定的時(shí)間閾值，則predator放棄此次捕食，結(jié)束；否則，返回Step1。當(dāng)predatorprey的距離在teatable_margin時(shí)，定prey的生存狀態(tài)active=false。npreypredatordiprey和第ipredatorRefuge，Refuge的屬性在虛擬環(huán)境建模時(shí)已經(jīng)Prey規(guī)劃目標(biāo)：preyesca規(guī)劃前提：當(dāng)前環(huán)境中有多個(gè)prey約束：predator和prey都受自身狀態(tài)和體力的限制初始狀態(tài)：predator產(chǎn)生捕食行為，prey當(dāng)前意圖為逃避；Step1.計(jì)算prey的度Step2.prey{RefugeRefuge；prey是否為集群魚且附近有同伴魚，如果n1prey}Step3.preyactive=false，則逃避過程結(jié)束；否則返回Step1。prey生存狀態(tài)active=false只考慮安靜狀態(tài)（閑游）力的恢復(fù)和運(yùn)動狀態(tài)力的消耗。定義人工魚在t時(shí)刻的實(shí)際速度為V(t)，常量Vnormal為安靜狀態(tài)下人工魚的速度上限，則在t時(shí)刻的小鄰域t內(nèi)，人工魚體力的變化值S(t計(jì)算如下：S(tt)S(t)SS(t)(V(t)

)

If(V(t)Vnormal),thenS(t)0S(tt)S(tIf(V(t)Vnormal),thenS(t)0S(tt)S(tIf(V(t)Vnormal),thenS(t)0，S

0逐漸增大，t1H(tHv1v2v3，可見運(yùn)動速度越大，體力衰減越快。t1（3）運(yùn)動之后進(jìn)入休息狀態(tài)時(shí)的體力恢復(fù)曲線，v1v2v3HH10SS0SSS0t6.7（1）饑餓度曲線（2）體力衰減曲線（3）自然界中的魚類有其自身的機(jī)制，魚類通過進(jìn)食降低饑餓感并獲取生存所必須的 otionModel ； ； 速度（三維向量； ；max_stamina最大體力（標(biāo)量}其中，mass、max_speed、max_stamina均為標(biāo)量，分別表示人工魚的質(zhì)量、最大速率、最大體力（max_staminaSmax；position、velocity是三維向量，分別表示人工魚的位置、速度和朝向（當(dāng)前速度方向與三個(gè)坐標(biāo)軸的夾角velocity的模值speedorientation。FFFmass

F動力F阻力指魚受到的阻力。定義符號ACBABCAB，方向與向量CF

向量theta

(6-AFish的新位置，具體計(jì)算公式如下：accelerati

(6-

positionposition“到指定點(diǎn)”和“追逐動態(tài)目標(biāo)”兩性的行為為例，給出各個(gè)運(yùn)動量的計(jì)算方法。6.8SwimToPosition行為的路徑規(guī)劃示意圖。A點(diǎn)表示人工魚所處位置，B靜態(tài)目標(biāo)點(diǎn)，t時(shí)刻人工魚的速度為Vf(t，Vd(tVa(tVd(t)VfVfVf VaVdB圖 圖6.9所示為 （prey， 的prey當(dāng)前的速度為ft)，sst)CAft)B圖 人工魚群由多個(gè)Agent組成，存在Agents的協(xié)作和競爭。在Agent建模的基Agent群體行為進(jìn)行規(guī)劃建模和協(xié)同控制?；舅枷肴缦拢合到y(tǒng)中所有Agent組成一個(gè)隊(duì)列，設(shè)置一個(gè)虛擬的消息中心，負(fù)責(zé)消息緩沖區(qū)的管理。每隔AgentAgent狀態(tài)發(fā)生改變，則產(chǎn)生一個(gè)消息，放在消息緩沖區(qū)中，并將此消息發(fā)送給其他所有能感知到的Agent（此過程示6.10。Agent接收到所有消息之后，集中對消息進(jìn)行解析、處理，并通過意圖產(chǎn)消息中心。。。。列隊(duì)圖 Agent的信息，Agent能夠做出全局的、群體協(xié)調(diào)的行為決策。在消息發(fā)送和接收過，由于加入了可感知性判定，避免了冗余的消息傳遞，Agent的實(shí)時(shí)協(xié)同控制成為可能；消息的集中處理又可以快速地模擬真實(shí)的感知。CenterBuffer為坐標(biāo)位置改變，就產(chǎn)生一條消息，記錄該Agent（稱為消息源）的變化信息，同時(shí)將此Message::=其中，No為消息；SourceID為消息源標(biāo)識；Position為消息源位置；Level為消息Agent的級別；Timestamp為時(shí)間戳，記錄該消息的生成時(shí)間。List虛擬環(huán)境中的Agent是自主行為的，每個(gè)Agent在消息中心，形成一個(gè)Agent稱為Agent。Agent的結(jié)構(gòu)如下：RA::=(<Head><ID><Level><Position><other其中，Head為指針，指向下一個(gè)結(jié)點(diǎn)；ID為Agent的唯一標(biāo)識；Level為級別。魚在最，以浮游生物為食的小魚在最底層。為簡化起見，只考慮相鄰層的捕食關(guān)系。PositionAgent在虛擬環(huán)境中所處的位置。Otherinformation指按照不同需要設(shè)定的人工若虛擬海洋環(huán)境中有集群的人工魚，則消息中心的Agent隊(duì)列中，同一個(gè)魚群中環(huán)境中存在捕食關(guān)系，有些魚食，Agent總體數(shù)目減少，從而使Agent隊(duì)列發(fā)生改變。Agent組?！霍~群中的AgentotherotherotherotherN21Agent隊(duì)同一級的Agent鏈圖 Agent隊(duì)列的示意圖Agent（1）用一個(gè)質(zhì)點(diǎn)代表一個(gè)fish_agent（2）物（如礁石等）用規(guī)則的幾何體代替，如圓柱、球體和矩形體等（3）設(shè) Agent隊(duì)列 有N個(gè)級別，第i級共有ni個(gè)Agents。AgentStep2.消息生成：每個(gè)時(shí)間步t，MC按照級別對Agent隊(duì)列進(jìn)行掃描////先由高到低掃描，再反向掃描對的每個(gè)Agent：//設(shè) Step3.Agent（RAjj1,2,ni）RAj可感知到消息k，則將k發(fā)送給它，同時(shí)從消息緩沖區(qū)中清除該RAjStep4.根據(jù)自身狀態(tài)，利用規(guī)劃策略和運(yùn)動模型執(zhí)行相應(yīng)的行為：如果當(dāng)前意圖為捕食，則調(diào)用Hunt算法；如果當(dāng)前意圖為逃避，則調(diào)用 算法Step5.行為：如果RAj處在一個(gè)魚群中，則將其意圖給該魚群中所有其他Step6.更新環(huán)境信息和AgentStep7.返回Step2AgentRAjddR（RRAj的可感知半徑遮擋判定：如果消息源Agent跟RAj之間有物遮擋，則無法感知到Step4中調(diào)用的Hunt算法和 第七章擬現(xiàn)實(shí)平臺VR-交互界面與地理信息系統(tǒng)的地理空間分析專長結(jié)合起來，形成虛擬現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)（VRGISVRGIS平臺的設(shè)計(jì)目標(biāo)為一個(gè)VR與GIS緊密集成的虛擬地理信息系統(tǒng)：能夠支支持GIS空間分析；支持快速地二次開發(fā)等，為城市的建設(shè)和規(guī)劃提供科學(xué)的依據(jù)和靈活VRGIS以VR技術(shù)作為前端與用戶進(jìn)行交互，同時(shí)在底層支持GIS（的空間數(shù)據(jù)，處理，查詢，分析等功能的系統(tǒng)。VRGIS應(yīng)具有以下幾個(gè)方面的特征[2]：①空間數(shù)據(jù)的真移動；③具有基于三數(shù)據(jù)庫的基本GIS功能(如查詢、空間分析等)；④可視化部分VRGIS系統(tǒng)集成的方式分為松散集成、緊密集成和完全集成3種：VRGISVRGIS系VRGIS完全集成方式實(shí)現(xiàn)了VR和GIS功能上的高度，既使用相同的數(shù)據(jù)庫又把VRGIS的理論和技術(shù)經(jīng)過多年的研究和探索，取得了一定的研究進(jìn)展，開發(fā)出了一些比較成功的，如ERSI的ArcView3Dyst、ERDAS的ImagineVirtualGIS、Integraph的GeoMedia，國內(nèi)有靈圖的VRMap、的CCGIS等。但這些的主要功能還是停留在數(shù)據(jù)表現(xiàn)與簡單的三維顯示上，與VR與GIS的完全集成還有差距。VCOpen