e产品可视化模型中对应 Group小组零部件级别的数据，形成产品结构树的模型经数据Combine和轻量化处理后，达 到了数据量巨大模型轻量化的目的。该模型具有与原模型相同的物理特征，优化了数据中 的各类三维几何与拓扑信息，形成轻量化的产品可视化模型。。
[0024] 3)在虚拟产品可视化软件中，对上一步中轻量化后的产品可视化模型创建灯光， 对细微表现部件进行局部阴影计算烘焙，根据实时渲染需要，将Shadow Quality设置为 Medium Quality,在Subdivision选项下，设置细分质量为High Quality。然后对全部产品 可视化模型进行全局阴影计算烘焙，将Shadow Quality设置为Medium Quality。
[0025] 4)产品可视化模型的材质贴图不同于在CG软件中的模型必须先展UV、赋材质与 贴图，后打灯光渲染的方式，在虚拟产品可视化软件中，对阴影烘焙后的产品可视化模型进 行材质贴图，根据不同构件的贴图需要，事先在平面设计软件中处理好的贴图素材，利用虚 拟产品可视化软件的材质编辑功能，调整产品可视化模型对应部件的贴图实时渲染参数信 息，在Material Editor模块下创建部件的材质球，在部分贴图材质球的Color Texture中 勾选Use Texture上传贴图素材，调整贴图的比例，并相应调节模型表面的光照反射率和颜 色值。不必对各系统的数据模型进行繁琐地UV调整。材质球对比CG软件中材质更具实时 性的特点。
[0026] 5)在虚拟产品可视化软件中创建封闭的场景模型，直接应用高清晰度HDR图，赋 予场景360度全景且带光照信息的高质量材质贴图，相比传统在CG软件中场景建模与贴图 复杂程度而言，场景构建更加简单高效。将上一步得到的产品可视化模型与场景模型进行 匹配，调节 Transform 的 Translate X/Y/Z 值、RotateX/Y/Z 值、Scale X/Y/Z 值，实现虚拟 产品可视化模型的实时渲染，得到最终的虚拟产品可视化模型，即包含产品可视化模型与 场景模型的高清晰度照片级的模型。
[0027] 6)在CAVE系统的图像集群系统中，对虚拟产品可视化模型进行分屏连接，通过在 主机上的Connect to the cluster命令，使其在图像显示时达到在多台子机上分屏效果。 在CAVE环境下，将图像集群系统中的虚拟产品可视化模型数据传输至CAVE投影显示系统 中实现立体显示。
[0028] 7)还可以使用CAVE系统中的虚拟外设设备对CAVE投影显示系统中的虚拟产品可 视化模型进行实时交互，根据构型项要求，配置虚拟外设在虚拟产品可视化模型各种状态 下的交互变量，在各种状态下对虚拟产品进行观察与交互应用。
[0029] 8)在第5)步之后，还可以利用CG软件或虚拟产品可视化软件对虚拟产品可视化 模型摄像机动画、产品模型动画的关键帧进行编辑与定义，设置3D左右眼的眼距，零坐标 值则根据虚拟产品在虚拟产品可视化软件中的远近程度进行实际设置，最后渲染输出左右 眼的图片序列或视频，然后对渲染输出的左右眼图片序列或视频在CAVE环境下进行单通 道的立体播放。
[0030] 本发明的方法所需设备包括如下：
[0031] 所需设备：CAVE投影显示系统（A001 )，主要有投影机（101)、立体光谱眼镜（102)、 投影机支架（103)、投影幕（104)、屏幕支架（105);虚拟外设设备（A002)，包含跟踪控制机 (106)、追踪摄像头（107)、手持交互三维鼠标（108)、跟踪设备子机（109);图像集群系统 (A003)，包含计算机图形工作站（110)、视频矩阵（111)、网络交换机（112)、显示器（113); 中控和信号切换系统(A004)，包含中控设备（114)、KVM (115) ;UPS电源系统(A005)、音响 设备(A006)。
[0032] 通过以上技术流程方法可生成高清晰度照片级的实时虚拟产品可视化模型，同时 可在CAVE环境下实现虚拟产品级别的可视化交互应用，弥补了单纯依靠工程模型做交互 以及3D虚拟产品内容展示的方式，结合了产品工程数模的精确性与CG重构模型的逼真性， 使虚拟产品可视化的应用更具实时性和广泛性。
[0033] 实施例1 :
[0034] 下面以AC313大型民用直升机的客舱座椅为例，阐述【具体实施方式】：
[0035] 1)将AC313直升机的产品CATIA数据模型导入虚拟产品可视化软件中，根据导入 时设置的精度值，在虚拟产品可视化软件中的工程数模自动LOD生成可视化模型。为保证 AC313的各系统部件在虚拟产品可视化软件中自动LOD生成，内饰与外饰的曲面细分质量 值划分结构表如下表1所示；
[0036] 表1 AC313直升机导入精度设置明细表：
【主权项】
1. 一种在CAVE环境下实现虚拟产品可视化与交互的方法，其特征是，本方法包括以下 步骤： 1) 将CAD软件中的产品工程数据模型导入虚拟产品可视化软件中，根据导入时设置的 精度值，在虚拟产品可视化软件中的工程数模自动LOD生成可视化模型；将PDM系统中数字 样机全机零部件和虚拟产品可视化软件中生成的产品可视化模型进行对比检查，并对检查 出的缺损零部件，利用CG软件对缺损零部件模型进行重新构建，并将重新构建的零部件模 型导入虚拟产品可视化软件中，再次根据导入时设置的精度值，在虚拟产品可视化软件中 的工程数模自动LOD生成可视化模型，直至形成没有缺损零部件而且装配关系正确的产品 可视化模型； 2) 在虚拟产品可视化软件中，对第1)步中得到的产品可视化模型，根据产品零部件所 处系统、位置、材质和状态的不同，对虚拟产品可视化软件中的产品结构树进行进一步细分 调整，使其与PDM系统中的产品结构树部件级一致，同时对产品可视化模型中法线错误的 模型面进行转换，使其能一致反映后续优化中吸收光照信息的效果；然后根据产品零部件 所处系统、位置、材质和状态的不同，Combine产品可视化模型中相应数据，达到轻量化模型 的目的； 3) 在虚拟产品可视化软件中，对上一步中轻量化后的产品可视化模型创建灯光，对各 个细微表现部件进行多次局部阴影计算烘焙，然后对全部产品可视化模型进行全局阴影计 算烘焙； 4) 在虚拟产品可视化软件中，对阴影烘焙后的产品可视化模型进行材质贴图，事先在 平面设计软件中处理好贴图素材，利用虚拟产品可视化软件的材质编辑功能，调整产品可 视化模型对应部件的贴图实时渲染参数信息； 5) 在虚拟产品可视化软件中创建封闭的场景模型，直接应用高清晰度HDR图，赋予场 景360度全景且带光照信息的高质量材质贴图，将上一步得到的产品可视化模型与场景模 型进行匹配，实时渲染得到最终的虚拟产品可视化模型； 6) 在CAVE系统的图像集群系统中，对虚拟产品可视化模型进行分屏连接，使其在图像 显示时达到分屏效果，再输出至CAVE投影显示系统实现立体显示； 7) 还可以使用CAVE系统中的虚拟外设设备对虚拟产品可视化模型进行实时交互，在 各种状态下对虚拟产品进行观察与交互应用。
2. 如权利要求1所述的一种在CAVE环境下实现虚拟产品可视化与交互的方法，其特征 是，在第5)步之后，还可以利用CG软件或虚拟产品可视化软件对虚拟产品可视化模型摄像 机动画、产品模型动画的关键帧进行定义与编辑，设置3D左右眼的眼距，最后渲染输出左 右眼的图片序列或视频，然后对渲染输出的图片序列或视频在CAVE环境下进行单通道的 立体播放。
【专利摘要】本发明涉及虚拟产品可视化技术领域，特别是涉及以一种在CAVE环境下实现虚拟产品可视化与交互的方法。本发明的重点是将虚拟现实技术、数字样机技术、数字媒体技术等新技术手段有效整合，不同于传统多媒体动画技术复杂流程方式，提出在虚拟产品可视化模型的构建与优化、虚拟产品可视化模型的材质贴图与实时渲染、CAVE环境下实时可视化展示与交互应用等主要方面的新技术思路和方法，且实际应用到多个直升机型号虚拟产品可视化与交互中，提供了一种在CAVE环境下实现虚拟产品可视化与交互的方法。
【IPC分类】G06F3-14, G06F17-50
【公开号】CN104657096
【申请号】CN201310600848
【发明人】曾卫平, 黄玮, 于春江, 吴志鹏
【申请人】中国直升机设计研究所
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年11月25日