[发明专利]一种海洋场景漫游系统的构建方法

权利要求书

1.一种海洋场景漫游系统的构建方法，其特征为：包括如下步骤：步骤1：虚拟海洋场景建模；步骤2：虚拟海洋场景漫游对象及场景对象建模；步骤3：基于斐波那契网格的局部感知模型进行鱼群运动行为规划设计；步骤4：人机交互过程及多用户协同漫游系统设计。

2.如权利要求1所述的一种海洋场景漫游系统的构建方法，其特征为：所述的步骤1中包括3个部分，分别为：A、基于DEM离散数据的海底地形生成；B、基于方向谱函数的动态海面建模；C、水下漫游视觉效果模拟。

3.如权利要求1所述的一种海洋场景漫游系统的构建方法，其特征为：所述的部分A中，首先在“地理空间数据云”官网中获得DEM离散数据，并基于TIN生成算法和Grid生成算法转换为栅格数据，然后在Unity3D中通过Heightmap方法生成地形。

所述的部分B中，首先基于P-M频率谱和SWOP方向函数通过反演的方式推导出方向谱函数，然后根据方向谱建立对应的海面高度场，最后基于PBR渲染管线对海面的纹理波动、光滑度以及颜色进行调整，实现受风速、风向影响的动态海面；

所述的部分C中，通过基于线性插值的全局雾效法实现水下色彩渲染和不同视野距离的模糊效果，模拟出水下漫游时的视觉效果。

4.如权利要求1所述的一种海洋场景漫游系统的构建方法，其特征为：所述的步骤2包括4个部分，分别为：D、船舶操纵运动模型构建；E、虚拟人骨骼动画模型构建；F、鱼类骨骼动画模型构建；G、海底植物模型构建；

所述的虚拟海洋场景漫游对象建模包括部分D和部分E；

所述的场景对象建模包括部分F和部分G。

5.如权利要求1所述的一种海洋场景漫游系统的构建方法，其特征为：所述的部分D中，首先基于MMG船舶操纵运动模型分析计算船舶运动中受到的主体力及力矩，然后将外设控制输入，并与船舶舵角、螺旋桨转速相关联，建立船舶三自由度操纵模型，最后通过粒子系统模拟船舶尾迹，完成船舶操纵模型建模；

所述的部分E中，首先对从互联网上获得的模型进行布线优化，然后对虚拟人漫游过程中的动作关键帧进行设计，最后通过人体骨骼控制系统完成虚拟人骨骼动画建模；

所述的部分F中，首先在三维建模软件3DsMax中通过对点、线、面的推拉建立鱼类三维模型，然后通过对其关键帧姿态的设计完成骨骼动画的制作，最后基于Alpha Test方法实现UV纹理的映射，完成鱼类动画模型建模；

所述的部分G中，首先在3DsMax中通过点、线、面的推拉建立植物三维模型，并基于Alpha Test方法进行UV纹理映射，然后通过顶点Shader对模型顶点进行偏移，完成动态海底植物模型的构建。

6.如权利要求1所述的一种海洋场景漫游系统的构建方法，其特征为：所述的步骤3中，首先基于Flocking算法完成鱼类个体局部感知模型及群聚规则的构建，实现可自由游动且可集结成群的鱼群动画效果，然后提出基于斐波那契网格的个体局部感知模型，基于此模型使个体可以实时探测视野范围内的障碍物并返回避障向量，通过避障向量的权值叠加实现具有避障能力的鱼群运动行为规划设计，最后在Computershader中采用多线程的方式实现动画的模拟。

7.如权利要求1所述的一种海洋场景漫游系统的构建方法，其特征为：所述的步骤4中，首先基于HTV VIVE虚拟现实交互设备分别完成虚拟人(潜水员)及船舶漫游过程中的交互设计，使漫游者可以通过外设操纵虚拟人或船舶在虚拟海洋场景中漫游，然后基于TCP/IP协议完成数据传输网络的搭建，设计不同的信令组成形式实现数据传输过程中客户端和服务器端对所接收数据的识别与处理，完成多人协同漫游网络的搭建，最后基于UGUI相关控件完成系统各模块的整合和系统UI界面的设计，完成海洋场景漫游系统的构建。