基于虚拟现实技术的大型舰船舱内空间优化.pdf
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1、第45卷第1 6 期2023年8 月舰船科学技术SHIP SCIENCEANDTECHNOLOGYVol.45,No.16Aug.,2023基于虚拟现实技术的大型舰船舱内空间优化刘丹,王雯艳(南昌工学院,江西南昌330 1 0 8)摘要:随着我国海军的高速发展,逐步将虚拟现实技术引入到海军体系中,旨在通过虚拟现实技术为船员提供虚拟训练场所,助其完成虚拟战争演练。本文使用虚拟现实技术建立大型舰船舱内空间模型,优化舰船三维图像模型中的特征参数,并将舰船内部的虚拟空间进行划分,通过图像分割技术结合虚拟现实技术对大型舰船的舱内空间分布进行优化,从而大幅度提升大型舰船的空间利用率,为船员今后的海上作业提
2、供便利。关键词:虚拟现实技术;大型舰船;舱内空间中图分类号:U671.99文章编号:1 6 7 2-7 6 49(2 0 2 3)1 6-0 0 55-0 4Optimization of large ship cabin space based on virtual reality technologyAbstract:With the rapid development of my countrys navy,virtual reality technology has also been gradually intro-duced into the naval system,aiming
3、 to provide virtual training places for the crew through virtual reality technology to helpthem complete virtual war drills.In this paper,virtual reality technology has established a large ship cabin The internal spacemodel optimizes the characteristic parameters in the three-dimensional image model
4、 of the ship,and divides the virtual spaceinside the ship.Through image segmentation technology combined with virtual reality technology,the cabin space distribu-tion of large ships is optimized,thereby greatly It improves the space utilization rate of large ships and provides convenienceforthe crew
5、s future sea operations.Key words:virtual reality technology(VR);large ships;cabin space0引言虚拟现实技术是指通过计算机系统对真实空间的物体进行抽象建模,保留了物体的各种物理特性,同时能够借助计算机的强大性能,从而使用户体验到仿佛置身其境的感觉,模拟出虚拟环境中的环境变化,用较为简单的方式完成人与机器之间的融合1-3。虚拟现实技术在船舶领域有较多的应用场景,本文基于VR技术结合人工智能的图像分割技术,对大型舰船的舱内空间进行优化,采用系统化的方式对虚拟空间的设备进行操控,然后融入传感技术、三维建模,对大型舰
6、船舱内空间加以优化。更好地为船员展示舱内虚拟场景,使其在系统运行过程中能够加快数据的传输,采取多通道的传输方式展示出虚拟环境中收稿日期:2 0 2 3-0 3-2 8作者简介:刘丹(1 9 8 7),女,硕士,讲师,研究方向为环境设计。文献标识码:ALIU Dan,WANG Wen-yan(Nanchang Institute of Science and Technology,Nanchang 330108,China)doi:10.3404/j.issn.1672-7649.2023.16.011的漫游场景,从而给船员一种身临其境的感觉,同时也是虚拟技术与运动模式之间的一种融合体验4-5。
7、1大型舰船舱内空间优化策略1.1舰船的虚拟化需求分析视觉是人类感受自然最为直观的一种方式,一个舒适柔和的光线或是搭配适宜的色彩,都可以为人的视觉感官带来一定的放松,从而提升其对身边所处环境的舒适感。因此基于VR技术对舱内空间进行交互式设计,并借助图像分割对舱内空间进行合理划分,可以更为细致全面地描述出舱内主机、通信导航设备、操舵系统、通道系统等细节,在营造视觉舒适度的同时,加强船员对舱内零部件的熟悉程度,提升船员工作效率。561.2船舱虚拟环境的互动通过对大型舰船不同功能的船舱进行划分,可以对应采用不同的行为以及空间进行分析,通过空间设计、交互式设计、VR技术进行联合运行,可以让大型舰船舱内环
8、境与船员行为达到一个高度的统一,降低因为不熟悉舱内空间而导致不良事故发生的情况。现如今,随着船舶工业的发展,越来越多的设计者开始从建筑空间的角度围绕大型舰船展开舱内的舒适度设计,在行为舒适度上能够满足船员的一日生活需求。此外,目前有不少学者在具体的材料选择上进行充分考量,通过适当引人人机工程学相关理论知识,在空间的分割过程中借助大型舰船舱内墙体等物体进行针对性的设计,从而满足船员在作业时能够合理有序地安排行为流线,提升其在船舱内的行为舒适度。2大型舰船舱内虚拟现实空间图像分割理论分析虚拟现实图像分割是从图像中抽取有意义的部分或区域,进行分割后并提取出有用参数。尤其是在军事领域得到广泛的运用,有
9、助于对监察对象的相关背景进行分析。因此引人人工智能的图像分割技术,从关键环境中抽取出所需要的像素域,对每个像素点进行计算。自适应阈值判定方式在实际应用中,能对图像的灰度特征进行自适应识别,具体分为图像背景和物体本身2 个图像区域。大型舰船舱内空间结构如图1 所示。背景与对象的类型间差异愈大,则表示2 个要素的差异愈大,而将局部目标错误划分为背景或局部背景错误则会使2个区域的差异减小。所以,最大类间差异分割是最小的错误概率。对于图像I(x,y),用T表示前景(也就是对象)和背景的划分阈值,并且属于前景的像素点数量在整个画面中的比率用o表示,其平均灰度o。在整个图像中,背景像素点的数量为1,其平均
10、灰度值为2。用表示图像的整体平均灰度,用g表示类间方差。假定图像的背景为黑色,图像尺寸为MxN,在图像中,如果像素的灰度值低于像素数量阈值,则被记录为No,反之则为Ni,则可算出:No+Ni=MxN。3基于虚拟现实技术的舱内空间特征提取3.1虚拟舱内空间面积的计算区域面积是指大型舰船舱内空间一个大致的形貌特征。本文统计的舱内区域面积大小与舱内的各种像舰船科学技术舰桥甲板冲锋舟船长室甲板304餐厅上层甲板3309307305冲锋舟登录区更衣室主层甲板船尾下层甲板主甲板航窗双人舱图1 大型舰船舱内空间结构图Fig.1 Spatial structure of large ship cabins素有
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