2016-01-07
伴隨著DCS在工業工程控制系統中的廣泛應用，監控組態軟件作為DCD軟件系統的重要組成部分得到了飛速發展，已經成為現代計算機控制系統的核心。然而，當前組態軟件構建的人機監控界面存在著諸多不足，如人機交互性差、工藝流程畫面表現力弱、動畫呆板等界面不友好的情況。監控人員長時間面對這樣的監控界面，很容易產生視覺疲勞，導致誤操作。于是人們對組態軟件提出了更高的要求，希望能夠生成更加人性化、交互性強以及高效的人機監控界面。
虛擬現實三維交互技術自從它的誕生以來，一直受到人們的廣泛關注。被應用到軍事、游戲制作、藝術等眾多領域。借助虛擬現實環境完成對工業現場的監控同樣具有十分重要的價值和廣闊的應用前景，它將改變現有工業組態軟件中簡單、枯燥的人機交互形式。
三維的虛擬環境人機交互不同于傳統的WIMP圖形交互技術。除了多通道交互手段這個特點之外，還有的一個鮮明特點是虛擬環境中采用六自由度輸入設備的交互方式。由于自由度的增加，使得三維交互的復雜性大大提高。其次，窗口、菜單、圖標和傳統的二維光標在三維交互環境缺乏空間感，同時也使得交互過程非常不自然，交互操作任務很難方便地執行，因此，交互方式的進步，甚至提出新形式的三維交互成為重要的需求方向。
為此，燃動數字在分析了當前虛擬環境的人機交互技術不足的基礎上，結合三維虛擬現實技術、人機交互技術，以及智能控制等領域的研究成果，開發出更具人性化，模擬自然交互方式的人機交互平臺，并對其中的關鍵技術進行了超現實的模擬。主要表現為：
（1）實現了一種智能化創建三維虛擬場景平臺導航圖的方法，開發出靈活，實用的平面導航圖，增強了三維監控界面人機交互的能力。總結常見的平面導航圖的創建方法，分析他們的優點，并根據虛擬場景建立的快速性需要，設計了一種滿足該要求的導航圖的創建方法，開發出具有指導自動化工作人員虛擬漫游，以及完成目標查找任務的平面導航圖。實驗證明該方法能自動根據場景建立相應的平面導航圖，并能根據場景的改變而實時變化。
（2）在適用于工業監督領域的三維交互界面中，設計并實現了一種在虛擬漫游中基于檢測視線相交距離的智能碰撞檢測算法。本文利用模糊技術魯棒性強和在解決不確定性問題上的優勢，將模糊邏輯應用在根據碰撞檢測相交距離來控制視點移動的步長上。這方法改變了以往三維虛擬場景以固定步長漫游的呆板性，它實時監測漫游者視線與物體的距離，并根據該距離實時調整漫游步長，提醒漫游者改變方向，解決了由于視點移動速度固定帶來的難以捉摸較小的監控設備、觀察儀表的數據等問題，以達到更好的監視控制場景設備的目的。
