虚拟现实实验室

虚拟现实实验室是我院2009年开始重点投资建设的研究型实验室,设在最新双色球精准杀号123教室。该实验室建设一期(2009年11月)已经购置了最先进的BARCO虚拟投影系统和相关的3D建模仿真软件,为科研教师提供了港口、物流、航运、交通工程等四个领域的虚拟现实技术的研究、开发和应用平台。二期(2010年8月)在已有的软硬件条件基础之上,突出专业特色,研究并开发虚拟现实的软件系统——物流虚拟现实系统、港口虚拟现实系统、航运虚拟现实系统、交通工程虚拟现实系统。其中,虚拟现实的软件系统以自主开发为主,并在一些技术处理方面寻求多方合作,共同开发。

该虚拟现实实验室的建设,旨在满足物流管理、交通运输、国际航运、交通工程专业的教学实验场地需求,解决相关课程的实验开设。为学生提供灵活和更贴近实践的教学方式,拓宽学生的学习渠道,提高学生的学习兴趣。为科研教师提供研究港口、物流、航运、交通工程等领域的虚拟现实平台,为交通运输学院承接港口企业培训和科研项目提供强有力的技术支持。

该实验室的具体配置和内容如下:

整个实验室采用以BARCO Galaxy NW-12立体仿真专用投影机为核心的2通道CADWALL投影显示系统,配备计算机系统、音响及中控系统、相关仿真软件等。该投影系统配合图像生成、音频处理、中央控制统、视景软件开发平台等,形成一个可以兼顾二维和三维应用的虚拟现实平台(如图1)。

图1:实验室的配置及系统结构

该实验室耗资500万购置的BARCO投影系统能够提供目前世界上最高精度的单种颜色16bit 处理和还原技术,投影机图像细节处理和显示更丰富,特别显示在用色彩区分数据的场合,如流场、地图等时比其他投影机具有更强的优势。

采用低弧度柱面屏幕设计,高分辨率画面可显示丰富内容,观看舒适。另外,Infitec立体技术是最新的立体显示技术,克服了传统立体显示技术隔离度低和闪烁等缺点,可以很好地体现港口、物流、航运、交通工程等领域的虚拟仿真场景。

该实验室可以满足港口、物流、航运、交通工程等领域的现实场景虚拟再现、数据综合处理、系统优化结果再现等应用。

虚拟现实实验室采用3D建模软件Presagis Creator、实时3D应用开发环境软件Vega Prime仿真软件对虚拟港口、航道等的生产环境进行驱动渲染、生产流程进行仿真模拟,并支持多种环境特效,如:阴、晴、雾、雨等。在生产环境、流程场景搭建后,配合3D仿真专业投影仪对港口、航运等系统的生产流程进行仿真优化,并对优化结果给予直观再现。

目前,实验室以上海外高桥二期、四期码头为模板,采用3D仿真软件Creator对港口模块进行了构建,包括:岸边集装箱起重机、集装箱铲车、空箱堆高机、内集卡牵引车、龙门吊、正面吊、集装箱、集装箱船等。各个模块均可以设置相应的外观数据(尺寸、起升高度、轴距等)和机械性能数据(起升速度、额定功率、爬坡能力等)(图2)。

图2:实验室的虚拟码头模块

采用高效实时的3D应用开发软件Vega Prime构建了分布式渲染模块,包括海洋模块、大地模块、人物模块等。结合Creator的3D码头模块,借助BARCO的3D投影效果实现了码头生产流程的立体显示和优化,能够实现实时的人机交互和场景漫游(图3)。

图3:实验室的虚拟港口场景漫游

实验室的左侧和后排为科研教师的研讨区和工作区域(图4、图5),工作区域内的个人电脑可直接与BARCO投影机相连,并通过投影信号反映在屏幕上,便于教师进行研讨交流。后排的个人电脑也可访问虚拟现实系统工作站上所安装的3D仿真软件,进行虚拟场景的构建和优化。

图4:观影区和教师工作区域

图5:教师研讨和工作区域

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基于虚拟现实的溢油应急响应模拟演练系统

张欣副教授课题组承担的“Real Spill Response Game”(基于虚拟现实的溢油应急指挥实训与演练模拟系统)荣获“2017年度国际油轮船东防污染协会研发奖”(ITOPF R&D Award)。

ITOPF成立于1968年,是全球处理海上石油漏溢问题的专业国际性组织,总部设在伦敦,机构面向全球为清除海上油污提供专业性的帮助,进行损失程度的估计,索赔分析,制定应急方案,提供咨询、培训和情报服务等。

ITOPF设立的年度研发奖,旨在推动海上溢油应急技术和管理等相关领域的创新性研究活动,更有效地提升全球范围对海上溢油突发事件的重视,更有效地提升应急响应成效。

该课题通过构筑基于情景的在线溢油应急响应模拟演练系统,借助虚拟现实和多主体交互技术,实现以下几个方面的功能:

1、通过丰富多变的场景和持续的角色扮演使应急人员在模拟演练系统中能够达到真实应急演练的效果,同时使演练成本则大幅降低,演练的灵活性则能得到显著提升;

2、可根据各类演练实训要求,实现船舶溢油应急演练的定制化设计,可用于应急人员能力培训、团队协作实训、桌面推演、指挥实训等多种演练形式;

3、系统可实现整个应急演练过程中受训人员各项行为的监测、记录和回溯,有利于更好地开展演练成效评估和回顾,更深入地分析应急人员的操作行为、决策机理、信息沟通和协作联动,从而发现应急响应存在的薄弱环节。

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“2017年度国际油轮船东防污染协会研发奖”(ITOPF R&D Award)详细情况请参见:http://www.itopf.com/

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基于虚拟现实的溢油应急指挥实训与演练模拟系统设计与开发于2017年5月开始,将定期更新系统开发进程,欢迎全球致力于提升海上溢油应急管理效率的研究者和行业实践者关注该系统开发,并提出宝贵意见!

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地点: 
交运楼 123