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本文作者：董立巖1蔡觀洋1費非2張賽楠1高洋1作者單位：1吉林大學2上海交通大學

3D智能家庭控制系統(tǒng)實現(xiàn)

1系統(tǒng)設(shè)計目標

該系統(tǒng)以實際別墅為載體，并且別墅內(nèi)部安裝定制的智能控制家電，如電冰箱，空調(diào)，電視和燈具等。因此實現(xiàn)過程中筆者使用3Dmax對實際別墅及內(nèi)部裝修物品進行建模，使用戶可以在構(gòu)建的虛擬場景中自由漫游，并且在漫游過程中，用戶可以對看到的智能家電實施控制，如控制電器的開關(guān)，空調(diào)溫度的調(diào)整，電視的選臺等功能。使用戶通過此系統(tǒng)就能在一個位置控制整個別墅家電的狀態(tài)，方便用戶的生活。另外為使用戶能更直觀地了解整個別墅的布局情況，用戶可從別墅外面觀看別墅的剖面圖，達到用戶不走進別墅內(nèi)部，從外邊就可以看到別墅各個房間的裝飾風格以及家電的位置。

2系統(tǒng)設(shè)計流程

系統(tǒng)采用3Dmax建模軟件構(gòu)建別墅模型，利用VS2010作為開發(fā)環(huán)境，基于DXUT框架完成了以上的系統(tǒng)目標，用戶可以通過鼠標、鍵盤或觸摸屏與系統(tǒng)進行交互［3］。系統(tǒng)的開發(fā)步驟如圖1所示。

漫游實現(xiàn)

1自由漫游

三維場景中的自由漫游，用戶通過鼠標，鍵盤，觸摸屏或其他的外接設(shè)備，可隨心所欲地在虛擬場景中查看各個角落的畫面?；驹?攝像機是漫游中一個重要概念，它像是人的眼睛，攝像機照到的地方就是用戶可以看到的地方。因此，在實現(xiàn)過程中將一些按鍵與功能相對應(yīng)，當用戶按到相應(yīng)的鍵時，渲染模塊根據(jù)按鍵信息，調(diào)用相應(yīng)的功能函數(shù)，功能函數(shù)完成相應(yīng)的攝像機參數(shù)和其他位置信息的設(shè)置，調(diào)用一些幾何變化，渲染模塊根據(jù)新的參數(shù)信息，重新渲染視角內(nèi)的模型，完成功能操作［4］。漫游的基本功能有:前后、左右移動以及左右視角的旋轉(zhuǎn)。

2碰撞檢測

用戶在漫游過程中不能出現(xiàn)穿越墻壁的情況，為達到這種真實性，需要時刻對場景中的對象進行碰撞檢測。而碰撞檢測就是檢測場景中不同對象是否發(fā)生了碰撞。從幾何上講，碰撞檢測表現(xiàn)為兩個多面體的求交測試問題。常用的碰撞檢測算法有軸向包圍盒檢測算法，方向包圍和檢測算法，離散方向多面體檢測算法，時空包圍盒檢測算法等［5］。各算法有其自己的特點，根據(jù)人們的實際應(yīng)用，由于家電都是形狀比較規(guī)則的模型，基于包圍盒的檢測算法能快速準確地計算出攝像機與其附近的模型的相交性。因此，筆者采用軸向包圍盒檢測算法，通過設(shè)置一個軸向長方體將攝像機包裹起來，檢測此長方體與模型是否相交［6］。項目中使用的碰撞檢測算法如圖2所示。

智能家電的交互

用戶在漫游過程中點擊家電，然后彈出對應(yīng)的家電控制面板，在面板中用戶設(shè)置家電的狀態(tài)，如開關(guān)，空調(diào)的溫度、風速和轉(zhuǎn)向等參數(shù)。點擊面板中的“確定”按鈕后，客戶端收集用戶的設(shè)置信息，將信息格式化后封包發(fā)送給服務(wù)器端;服務(wù)器端解析客戶端發(fā)來的請求，控制家電讓其做出相應(yīng)的響應(yīng)，家用電器將響應(yīng)結(jié)果返回給服務(wù)器端;服務(wù)器端再將結(jié)果返回客戶端，客戶端將這些結(jié)果轉(zhuǎn)換為用戶可以理解的說明信息反饋給用戶，用戶再根據(jù)這些反饋信息決定下一步操作，家電交互過程如圖4所示。