基于 CATIA和 VIRTOOLS技术的虚拟机舱漫游研究

　　关键词：虚拟现实  船舶机舱  虚拟角色  CATIA  VIRTOOLS

　　论文摘要：针对虚拟机舱漫游的现状，充分利用CAD技术和虚拟现实技术，提出了一种新方法，构建漫游框架，研究实现的关键技术，同时利用该方法开发某艇机舱的虚拟漫游。设计部门可以采纳客户的反馈意见，修改设计，缩短开发周期。艇员可以了解机舱布置，提高训练的实效性和性。

　　1  引 言

　　虚拟现实是由等专用设备构成虚拟，利用设备与环境交互 ，具有交互性和沉浸感使用户产生身临其境的感觉并从虚拟环境 中得到反馈。复杂场景的虚拟漫游是虚拟现实 的重要应用领域。机舱的规划和布置需要遵循很多原则，如满足生命力的要求、有利于人员站 位和撤离、满足维修空间和通道宽度的要求等，同时又要满足“人性设计”这一发展趋势。因此在机舱初步设计完成后，实物制造之前很有必要利用虚拟现实技术对机舱的三维模型进行虚拟漫游，各方面的专家通过身临其境 的感觉可 以提供反馈意见从而对机舱设计进行修改。并且可以为使用人员的训练提供帮助，节约经费，提高训练 的实效性 。

　　2 方法的提出

　　英国船商公司推 出的最新 轮机模拟器 ER4000将虚拟现实技术引入轮机模拟器 ，实现 了机舱的虚拟漫游。大连海事大学研制的 DMS一200型轮机仿真器运用虚拟现实三维建模双 目视差分时式立体视觉显示和视觉现场感产生等技术实现了机舱虚拟现实仿真系统。目前国内机舱虚拟漫游的实现大都利用三维建模软件 Muhigen、3Dma等建立机舱视景数据库，利用实时仿真软件 Veg等实现交互操作  。机舱环境复杂 ，建立准确 的三维机舱空间难度较大。

　　随着 CAD技术的发展 ，设计领域逐步实现数字化设计 ，波音 777即是利用 CATIA进行全数字化设计 的典型产 品。CATIA是 IBM 公司和Dassauh公司合作 后推 出的三维 cAD／cAE／cAM设计软件。CATIA为造船提供 了优秀的解决方案 ，包括专 门的船体产品和船用设备、机械解决方案。船体设计解决方案己被应用于众多船舶制造企业，涉及所有类型船舶的零件设计 、制造和装配。设计部门可 以提供机舱 的三维模型 ，这就为虚拟漫游所需要的视景数据库提供了素材。并且CATIA软件和 VIRTOOLS同属达索公司开发的两者之间存在公用 的数据使用格式，因此 为文件的传递创造了条件 。CATIA软件本身带有虚拟漫游的功能，缺点是其虚拟漫游不能脱离软件 的使用环境并且加入特定的虚拟人物后人机交互的开发难度较大。

　　本文提出利用 VIRTOOLS软件开发虚拟机舱漫游 ，在 VIRTOOLS中对虚拟人物交互控制较为简单，而且开发的虚拟机舱漫游具备了良好 的沉浸感和空间意识 。并且导出的文件较小 ，便于 网络传输，方便客户使用。

　　3  开发流程

　　虚拟漫游系统的实现包括视景数据库的建立和漫游平台的设计。本文利用 CATIA提供 的3D XML输出接口，三维模型经过处理可直接转为 3D XML格式，并将模型文件导入到 VIRTOOI S中。在 VIRTOOLS中建立摄 像机 和灯光对环境进行渲染 ，充分营造真实机舱的氛围，添加虚拟人物 ，并对虚拟人物交互控制。虚拟漫游的开发实现后 ，就可以从 VIRTOOLS中导出 ，从而脱离软件环境使 用。虚 拟漫 游开发框 架 图如 图 1所示