系统展示（精选12篇）
系统展示 篇1
三维虚拟展示利用虚拟现实技术 (Virtual Reality) 再现展览的场景, 虚拟现实强调沉浸感 (Immersion) 、交互性 (Interaction) 、构想力 (Imagination) 这个三个基本特征[1], VR是由计算机生成的、模拟人类感官的世界的实时表示, VR又称为“灵境技术”, 它能够创建出逼真的三维虚拟环境, 并使浏览者在视觉上产生身临其境的感觉。
目前, 国内各种展销会和展览会举办的非常频繁, 大到上海的世博会, 小到一个公司的小型展销会, 在这些展览会上各种新创意、新技术也都运用其中。但是也出现了一些很棘手的问题, 譬如上海世博会期间, 人山人海, 一个场馆单单排队就要好几个小时, 这对参观者来说是一件非常糟糕的事情。因为面对几十上百个场馆, 人们并不知道该场馆中是否有自己感兴趣的内容。这时如果在场馆外建造一些虚拟交互设备, 人们可以在设备上简单的浏览三维场馆以及展出的内容。这就给参观者节省了时间, 使人们能利用有限的时间来参观更多感兴趣的展览, 通过三维虚拟展示也可以给用户留下深刻印象。
1、虚拟展示与漫游系统总体分析
1.1 需求分析
场馆展览商需要建立一个虚拟的场景展示系统, 该系统能够仿真真实场馆的展览情况, 再现展览的场景。操作者可以在展馆中自由的观看各个展位的产品, 当走到某个展位时会弹出小窗口播放该展位的图文信息, 能够自动为操作者导航。
1.2 功能分析
通过展商的需求分析, 本系统包含具体模块计划分如图一。
2、虚拟展示相关技术
2.1 基于三维建模的虚拟现实展示设计 (Geometry-based V R)
基于三维建模的虚拟现实展示设计是指以三维场景和三维物体模型为基础, 譬如展览会中场景和产品都是借助专业建模软件 (如Solidworks、3DMAX等) 来完成, 建成的模型是三维的, 这样在搭建的场景中就能够方便、真实地表达现实世界, 譬如打开立体显示也很容易, 只需要自己加个立体显示或者从OSG (OpenScene Graph) 库中调用此功能即可。本系统就是利用3Dmax建立三维模型, 并通过XML文件读取模型的位置信息。
2.2 采用分层次的场景图组织形式
在展位的放置上要求场景的组织要有一定的层次结构, 如用树或者图来组织场景。本系统采用OSG图结构来管理场景, 优点是:对于三维场景的组织管理非常高效, 并且OSG库中提供了很多常见的三维交互功能。
2.2.1 OSG技术介绍
OSG是一个基于C++语言的跨平台应用程序接口, 它能够让程序员快速、便捷地创建高性能、跨平台的交互式图形程序[2]。该技术主要有两部分组成, 一是组织、管理场景以及遍历技术;另一部分是对场景渲染以及实现场景模型的连续层次细节。
对于场景的组织与管理, OSG采用了场景图 (Scene Graph) 这种数据结构, 通过场景图把各场景及其属性组织成图。OSG利用层次结构来表示场景, 场景中的结点是构成场景图的基本单元[3]。
2.2.2 OSG的特点
从性能上来说, OSG场景图所用的树状数据结构直观, 底层具有非常优秀的框架;从效率上讲, 对于程序员来说是一个解脱, 如果与OpenGL相比, OSG对场景的管理让人们使用起来更为便利;最后是OSG的可移植性, 也就是说不管是Windows平台还是Linux平台, 同一基于OSG的程序只需在新平台上重新编译即可使用。
3、系统实现及结果
3.1 模型文件设置
在系统中, 通过XML文件, 向系统中输入模型文件的位置信息[4], 通过OSG来解析3DS文件。对于OSG中模型的管理设置如图二。
3.2 虚拟漫游及区域划分
本系统可以以第一视角自由在不同的场馆中漫游, 可以看到展示的产品。可以用OSG提供的操纵器控制人物漫游, 也就是照像机的移动。对场景中的每一帧, 计算照相机的水平位置, 映射到平面图坐标上, 然后检查是否处于该区域内, 如果处于该区域位置内, 则触发图文解说, 如果不处于则系统无响应, 该功能用感知器实现。
3.2.1 漫游与操纵器
漫游功能指人物的漫游规则, 包括是否开启碰撞检测。是否开启攀爬功能 (本软件主要是指楼梯的攀爬) , 本系统在实现漫游上采用操纵器来负责。
操纵器实现具体过程:
_eye+=新高度;//将摄像机增加新的高度, 如果前进的地方是楼梯等, 则此高度就是台阶的高度。
3.2.2 区域划分与感知器
感知器实现原理如下 (X0Y平面, Z为离海面高度) :区域检查指判断人物是否处于某个展览区域内, 本系统主要采用感知器来管理, 感知器每一帧都会去感知人物是否进入某个展览区域。如果人进入这一区域就会激活相应的操作, 播放图文解说, 使展示的三维场景与某些展商需要强调的细节结合在一起。
感知器实现具体过程:
3.3 系统仿真结果
该系统以VC++, 开发了基于OSG的虚拟展示漫游系统, 其中界面是用MFC来完成。实验硬件环境:CPU是Intel酷睿I5, 内存为4G DDR3, GPU:英伟达GT540m。系统界面如图三。其中 (a) 图是展馆的整体场景, (b) 图是攀爬楼梯和小窗口解说的场景。
4、结语
本文介绍了以OSG为渲染引擎开发的三维虚拟展示系统, 再现了展览中的的场景, 使用漫游及区域划分技术, 让观察者形象、直观的看到展览, 听到解说。文中主要利用了基于三维建模的虚拟现实技术, 采用分层次的场景图来组织数据, 利用OSG中的操纵器和感知器分别实现场景的漫游与区域划分功能。虚拟展示给展览商提供了一种新的展示模式, 对展览商来说是一个很好的选择。
参考文献
[1]潘志庚, 姜晓红, 张明敏等.分布式虚拟环境综述[J].软件学报, 2000, 11 (4) :461-467.
[2]Rui Wang, Xuelei Qian.OpenSceneGraph 3 Cookbook.[M].Publishedby Packt Publishing Ltd.2012:7-12.
[3]叶乐晓, 王明, 王毅刚.家具虚拟展示和漫游系统设计与实现[J].系统仿真学报, 2008, 20 (3) :669-672.
[4]张晓琳, 丁红, 谭跃生, 王国仁.基于面向对象XML的集中式和分布式存储模型.[J].计算机工程, 2007, 33 (15) :58-60.
系统展示 篇2
[摘 要]针对目前电子商务中网络商品展示方面的不足，对虚拟三维模型进行了研究。设计了一个适合网络商品三维展示的模型，研究了三维商品模型及网络化展示的关键技术。
[关键词]虚拟现实 VRML 三维展示
一、引 言
目前，电子商务网站商品的展示是通过文字和二维图像方式进行，客户不能像在实体店里一样对商品进行多角度的观察和了解，这在很大程度上阻碍了网上交易的实现。
虚拟现实利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的对象。通过VRML可实现在电子商务网站中对商品的三维展示，给消费者提供了自由的观察空间和互操作性，激发客户的购买欲望，提高成交率。
二、商品三维模型建模
1.VRML
VRML(Virtual Reality Modeling Language，虚拟现实建模语言)是一种用于建立真实世界的场景模型或虚拟三维世界的场景建模语言。作为第二代Web语言的VRML，突破了网页的平面结构，改变了WWW上单调、交互性差的弱点，将人的行为作为浏览的主题，所有的表现都随操作者行为的改变而改变。
2.三维建模
通过VRML建模语言创建出虚拟商品模型。根据商品的特征，用基本几何节点、PointSet节点、IndexedLineSet节点、IndexedFaceSet节点，并结合挤出Extrusion节点，可实现商品的三维几何模型。对于相对复杂的商品，还可使用原型机制实现各部分模型的创建和拼接。
对于电子商务网站中，复杂而多变的商品模型，较有效的处理方法还是使用专业的三维设计软件，如Rhino、3DMAX、Pro/ENGINEER、AUTOCAD等。首先，使用三维设计软件将商品的三维模型设计出来;然后，将三维模型导出为VRML的文件。例如，在3DMAX 中设计完三维模型后，执行文件菜单下的“导出”菜单项命令，在导出的文件选择为VRML(.wr1)即可。
三、三维展示系统的设计及实现
1.展示系统的生成流
首先，通过三维设计软件制作出商品的.三维模型;然后，将三维模型导出为VRML文件，并调整商品的外观效果;最后，完成VRML脚本在网页中的嵌入，完成虚拟商务的发布。
当用户在客户端浏览含有三维商品的网页时，系统会自动下载一个VRML播放器，如Cosmo Player，并在客户端安装运行。此后，用户即可看到三维虚拟商品，并可通过VRML浏览器提供的操作按钮与三维商品进行交互。
2.展示系统的构成
(1)客户端子系统
包括Web浏览器和VRML浏览器插件两部分。Web浏览器完成对网页的解释和执行，将结果现实给用户;VRML插件完成对VRML文件的语法分析、解释和执行，完成三维场景的生成和显示。使得用户能够在二维网页中实现三维商品查看和操作。
(2)服务器端子系统
包括模型的VRML文件、商品的查询、管理和发布，以及VRML浏览器插件的下载。其中，VRML文件由三维设计软件生成的商品模型导出得到，并根据实际显示效果进行调整，包括灯光、材质、路由等处理。数据库系统完成商品相关数据的存储。商品的查询、管理和发布功能，则由动态网页模块完成。
四、结束语
针对用户对网络上商品的展示缺乏真实感这一问题，展开对虚拟三维商品模型在网络中的展示技术的研究。通过三维软件对商品进行建模，并利用虚拟现实中的VRML技术实现三维商品模型在网络上的发布。既克服了二维展示的缺陷，又发挥了三维交互展示的效果。该方法具有良好的展示效果，对第二代WEB下的电子商务应用有很好的应用价值。
参考文献:
[1]段新昱:虚拟现实基础与VRML编程[M].北京:高等教育出版社，
Kodak展示桌面3D显示系统 篇3
2004年8月中旬，在美国洛杉矶举行的SIGGRAPH 2004会议上，Kodak公司向外界展示了它的下一代3D立体显示系统。Kodak将这种立体显示装置称之为“IMAX on the Desktop”，意指通过更加逼真的图像显示效果（在一个圆拱形空间内投射出3D图像），为桌面计算机用户带来影院般的视觉享受。
这种显示器包括由镜子和2块LCD面板组成的专利镜头技术，可以支持1280×1024的分辨率，水平和垂直方向的可视角分别为45°和36°。距离该显示器40mm以外的眼睛，可以看到距离等效于1.5倍屏幕高度的图像。此外，这种显示器支持即插即用，市场上任何一款兼容OpenGL、并且能同时生成两幅分辨率为1280×1024画面的视频显示卡都可以与其协同工作，其中包括来自nVidia和ATI的产品。它支持的计算机包括PC、苹果公司的Mac和SGI的图形工作站。
Kodak曾在2004年初宣布过这种产品，此次的新设计更加紧凑，并提高了亮度。它主要针对石油天然气勘探、分子化学建模等研究领域的应用，不过Kodak还希望它能在计算机辅助设计、电脑游戏等方面得到推广。据悉，这种产品最早也要到2004年10月才能上市。
跨终端多媒体展示系统研究 篇4
个人消费服务作为现代服务业中的主要部分之一, 在国家拉动内需的大背景下显得更加的重要。着眼于城市大众的日常生活, 在餐饮、购物、娱乐等领域, 商品和服务在社区里面或者在社会当中的分布很零散, 人们很难从一个简单的渠道获取自己需要的消费信息和服务, 进而压制了很多潜在的消费需求。同时, 这些行业的经营者也很难宣传推广自己的产品和服务, 从而导致不能尽快的做大做强自己的企业。目前, 已经有经营者开始不断尝试使用互联网、手机等现代化手段推广宣传。可见, 餐饮、购物、娱乐等传统服务业亟需利用现代信息技术向现代服务业转变。
现有多媒体系统多为在不同终端发布渠道, 如触摸屏、计算机或手机上孤立运行的可执行程序、Flash程序或网页, 由于需要多媒体开发的相关技术, 因此开发难度大, 需要专业多媒体开发人员完成。此类系统多由专业多媒体开发公司按照客户要求开发并安装在终端中[1]。由于需要专业的多媒体开发公司参与开发, 因此多媒体展示系统成本高, 周期长。而且当展示信息改变时, 用户自己仍然无法更新, 还需要专业开发人员更改, 所以信息更新成本也很高。另外, 各种媒体发布渠道之间的展示系统不能重用, 如果产品要在三种不同渠道发布信息, 就要根据三种媒体的技术特点独立开发三种展示系统[2]。
因此, 跨终端的多媒体展示系统的用户多为实力雄厚的企业或政府公共设施, 如房地产、银行、景点景区、博物馆和图书馆等。众多小商家或企业虽然也有跨终端的展示或宣传的需求, 但是很难负担其高额的开发费用和维护费用。由此可见, 如何降低多媒体展示系统开发和维护的技术难度, 使一套展示系统得以充分的重用, 在多个渠道发布, 是降低开发成本, 提高使用效果的关键[3]。
随着国家三网融合的实施, 使信息通信网络在技术上趋向一致, 网络层上可以实现互联互通, 业务层上互相渗透和交叉, 应用层上趋向使用统一的IP协议, 这为开发适应性广、容易维护、且费用低的跨终端应用软件提供了可能[4]。
本文介绍一种跨终端多媒体展示系统, 可以帮助企业自助式的制作自己的展示系统, 在该系统中用户可以管理、组织、运行和展示不同媒体形式, 如, 高清影视、游戏、音乐、电子杂志、Flash动画和网页等。系统可以在触摸屏、计算机、手机和机顶盒上使用, 将可以大大降低开发难度, 提高展示效果, 并且降低成本, 使普通商企业也可以在多种终端之间, 利用多媒体展示方式对自己的服务和产品进行展示和宣传。
二、跨终端多媒体展示系统功能设计
整个系统分为数据库底层、控制层和应用层。底层数据库存储各种多媒体文件信息, 控制层包括内容推送更新模块、运营支撑模块、内容管理模块和搜索引擎模块四部分, 而应用层根据终端的不同划分为触摸屏模块、计算机模块、手机模块和电视机机顶盒模块。
内容推送更新模块:本模块为后台运行模块, 分别安装在服务器和终端两端, 使用P2P技术快速的将内容管理模块生成的媒体文件从服务器推送到终端。同时, 本模块也管理终端的已有的媒体文件, 可以按服务器端指令删除、移动和新建文件。
内容管理模块:本模块用于实现上传、管理、组织和设置不同形式的媒体内容, 如, 高清影视、游戏、音乐、电子杂志、Flash动画和网页等, 并提供客户信息、内容审核、信息统筹等功能。当用户完成内容后, 系统会自动生成网站页面或媒体中心模块可以识别的文件。
搜索引擎模块:本模块将为用户提供搜索功能, 它可以快速而准确地处理用户的搜索请求, 其智能搜索功能还可以帮助用户联想同义词, 如:输入“饭店”, 系统会联想“酒店”、“饭庄”等近义词。
运营支撑模块:本模块为后台运行模块, 用于对终端的授权、认证和计费等功能。
本模块使用SOA技术, 由Client、App Service和Web Service三级架构组成:
Client运行于终端用于终端的授权、认证和计费等功能, Client会将所有相关信息上传至App Service;
App Service为中转服务器用于控制它所下辖的所有终端, 并接收终端传送的数据, 每100—300个客户端配置一台;
Web Service为主服务器, 用于控制所有的中转服务器和终端, 并接收和处理所有的授权、认证和计费信息, Web Service一般架设在机房, 通过互联网与中转服务器连接。
触摸屏模块:该模块为软硬件一体的系统, 硬件为各种触摸屏一体机, 软件是自主开发的一个多媒体中心形式的客户端, 它具有影音播放、电视欣赏、网页浏览、照片浏览、音乐欣赏、气象播报等功能基本功能。通过互联网, 该模块获得用户自定义的多媒体内容和形式, 并以此组织和调用这些功能展现媒体内容, 使触摸屏终端成为用户自定义的多媒体触摸屏系统。
计算机模块:本模块为计算机用户开发, 有两种形式:它既有为使用浏览器用户而开发的多媒体网站的形式;也可以像触摸屏模块一样安装多媒体中心形式的客户端软件。
电视机顶盒模块:本模块为电视用户开发, 运行于智能机顶盒之上, 和计算机模块类似, 它有两种形式:既有为使用浏览器用户而开发的多媒体网站的形式;也可以像触摸屏模块一样安装多媒体中心形式的客户端软件。
手机模块:本模块为手机用户开发, 是一个基于手机的多媒体展示系统门户, 手机通过3G的方式访问该门户, 浏览相应的多媒体信息;门户的入口放在苹果APP store和安卓市场, 或者以二维码的形式展现在触摸屏或计算机展示页面上, 用户通过手机扫描二维码获得入口。
三、多媒体浏览终端设计
对于用户使用的终端的不同, 系统将选择不同的互动传输方式和发布方式, 当前提供的发布方式有:
·触摸屏:架设在各种商家或企业的实体展厅, 通过互联网接入, 提供多媒体式的信息浏览、检索和查询服务。对于很多场合无法架设有线网络, 该终端将使用3G无线网络接入平台。
·计算机:主要针对个人上网用户, 对于普通用户, 以门户网站的形式浏览多媒体展示系统;对于该企业的会员, 将会安装客户端多媒体中心软件, 提供更加优质的多媒体浏览服务。
·手机:系统将使用无线3G技术开发面向手机用户移动门户多媒体展示系统, 当用户对商家或企业的展示内容感兴趣想要经常关注时, 可以使用苹果APP store和安卓市场下载, 也可以通过手机扫描计算机或触摸屏上的二维码, 并将二维码内的手机多媒体展示模块入口保存入手机, 这样可以随时随地关注该多媒体展示系统。
·电视机顶盒:系统支持目前国内最先进的互动式高清数字播放终端, 可以提供高达1080P的高清数字视频信号, 还可以下载浏览网络信息。终端内将安装Android版的多媒体中心软件, 提供更加优质的多媒体浏览服务。
四、结束语
本文介绍了一种跨终端多媒体展示系统, 它可以快速、低成本、且自助式的帮助企业搭建多媒体展示平台。使用本系统可以进行跨终端的宣传与销售, 而且不受实际面积限制, 可以为企业提供无限的宣传空间;也不受时间限制, 可以一直有效, 不断的更新。系统采用自助管理的方式, 由企业全权管理自己的内容。另外, 跨终端展示系统也拓宽了企业的发布渠道, 可以支持同一展示系统同时在触摸屏终端、计算机、手机和车载电脑等多个媒体渠道联动, 因此增加了的受众人群, 使企业具有更大的影响力, 具有广阔的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]李威扬.中兴通讯网络视讯多媒体方案[J].世界电信, 2007, 20 (3) :57-58.
[2]李璇, 林立新, 刘新, 叶德建.支持多种终端的多媒体展示中间件[J].计算机应用与软件2012, 29 (2) :105-108.
[3]刘晓峰.多媒体时代的全媒体运作[J].计算机应用与软件声屏世界2013, (9) :63-65.
系统展示 篇5
传统房地产展示主要是以效果图的形式来实现，而随着虚拟现实技术的不断发展，这种展示方式已经满足不了现代房地产销售需求，客户渴望更直观的了解房地产商品，而利用VR技术来制作虚拟房地产展示系统可以满足客户这方面需要，所以研究基于VR技术的虚拟房地产展示系统设计具有十分重要的意义。
1房地产建模研究
在设计房地产展示系统之前，首先需要完善房地产的建模工作。而现阶段，3ds Max是较为常用的房地产建模软件，该软件的操作方式较为简单，并且功能齐全，能用于制作绝大多数类型的建筑，建立出来的模型也适用于其他后续工作，如动画制作等。而虚拟房地产展示系统中，也可以使用该软件来建立房地产模型。具体的建模过程可分为以下几个环节：
1.1采集数据
在建模工作开始之前，需要收集有关房地产的具体资料，用于后续的模型制作。数据采集的具体内容如下：
（1）收集房地产建筑、各类景观的真实照片，用于在续建模过程中进行模型和实物的对比。
（2）整理设计师提供的平面图、立面图、剖面图等设计图纸，这些图纸在整理之后，还需要利用Auto Cad进行进一步加工，从而可以被建模工作者使用。
（3）采集相关资料，来制作建筑模型的贴图。如房地产已有效果图，在该效果图上截取建筑上特殊纹理的贴图，并调整好比例，利用相应软件制作成可被利用的贴图文件。
1.2三维建模
三维建模需要根据实际建模需要来采用不同的建模方法，这一实际需要具体指的是建筑的结构、外形。在制作轮廓比较规则的建筑模型时，可采用Polygon（多边形）建模方法，这种建模方法适用于绝大多数模型制作中，并且操作简单，修改简便。在制作轮廓较为复杂及不规则建筑模型时，可采用NURBS（曲面）建模方法[1].但不管是那种建模方法，最重要的是掌握好建模思维，即在进入建模工作之前，工作人员就需要进行一次建模推演，比如先建什么、后建什么，并合理运用软件中一些命令来简化建模步骤，从而提高建模效率，并增加模型质量。在建模过程中，还需要注意对模型面的控制。模型面指的是模型中所有物体面的总和，而这一数值直接决定模型文件的大小，模型文件太大会导致后续工作无法正常开展。同时，还需要合理贴图，科学编辑贴图的UV,从而使模型贴图更加逼真。最后，在房地产模型中还会夹杂着很多复杂物体，如喷泉、路灯、树木、花草等，这些模型可以在网上寻找一些面数较少的素材来替代，从而减少建模工作量，同时也控制了文件大小。
2房地产展示系统中虚拟场景及互动设计
现阶段，房地产展示系统主要采用的是unity3d（以下简称u3d）软件。随着该类技术近些年的不断发展，其软件功能也越来越齐全，并且展示效果也越来越好。在进行房地产虚拟展示系统的构建之前，需要把3ds Max制作的模型转化成FBX格式文件并导入到u3d软件中。首先，系统的检查一遍模型，保证模型、材质、贴图等各类元素准确无误。其次，进行模型烘焙，这一步骤主要是为了把模型的光影及贴图方式也一起导入到u3d软件中[2].在烘焙和导入完成之后，就可以到u3d软件中进行后续操作了。
2.1优化场景
模型导入到u3d之后，还需要优化场景。具体如下：
（1）调节好模型导入过程中出错的材质贴图，并对材质贴图进行全面的调整，如增加反射效果、透明效果等，像一些喷泉或处于动态的场景，还需要为其添加动态贴图[3].（2）优化天空、背景环境，使整体环境更加真实、美观。
2.2构建虚拟展示系统
行走漫游主要是通过建立行走相机来实现的。相机在慢游系统中代替着人的眼睛，而通过键盘和鼠标，就可以控制相机的移动和转换视角。如键盘中上下左右四个方向键对应着前后左右四个移动方向，而通过移动鼠标就可以移动相机角度，从而达到转变视角的效果。飞行漫游主要是以相机动画为主，及制定相机移动路线，在漫游开始时，相机会依照这一路线进行飞行，从而实现飞行漫游的效果。在构建虚拟展示系统时，需要注意相机角度的合理性，如行走相机和地面的距离可保持在1.7米，同时还需要进行碰撞检测，从而保证漫游视角的合理性。
2.3导出系统
在虚拟展示系统构建完成之后，还需要设置好操控界面。界面的设计可选用VRP软件给出的模块，当然，设计者也可根据需要和喜好自主设置。设计完界面之后，就需要添加按钮，并给予该按钮相应的功能，从而使展示系统和用户建立起交互。界面和按钮设置完成之后，还可以为系统增加动听的音乐等。在一切工作完成之后，就可以导出系统，并生成。exe文件。
3结语
虚拟现实技术不断成熟的今天，为房地产行业带来了很大的机遇，尤其是房地产销售方面，通过制作虚拟房地产展示系统，可以使用户直观的了解到房地产产品，并增加客户好感，提高销售成交几率。但想要做好展示系统还需要经过系统的学习，加强对VR技术的了解及认知，并提高创新意识，从而更好的利用VR技术来促进房地产行业的发展。
参考文献：
系统展示 篇6
关键词：Skyline平台 数字城市 多维展示与决策 三维GIS
1 概述
伴随着城市信息化建设的快速发展，数字城市的构建已愈来愈成为关注的热点。数字城市是数字地球战略构想的重要组成部分，是将现实中的城市以空间位置及其相关联信息为基础形成多维的、数字化的信息系统，它充分利用现代信息技术和网络技术，将城市的各种信息资源加以整合并利用。在初始阶段，构建数字城市主要依靠二维GIS，当前，三维GIS技术已日趋成熟，推广使用后，数字城市的应用研究必将有突飞猛进的发展。三维GIS与二维GIS相比，它可以多维呈现城市各种元素，它以立体造型技术来展现地理空间现象，能给人以更真实的感觉。不仅能够对空间对象进行其特有的多维空间分析和操作功能，还能描述和表达它们之间的垂直关系和平面关系。数字城市的构建完成，可以在城市可持续发展等方面发挥重要作用，同时还能在城市的规划、建设和管理、打击犯罪、防灾减灾、电子商务方面发挥自己应有的功效。以三维GIS技术为基础的数字城市，可以提供全新的城市规划、建设、管理与服务的决策辅助信息，还可以为市民提供享受数字化生存的环境。
2 基于多维信息的数字城市模型
建立以城市地理坐标为基准的完整数字化模型，收集、整理、归纳现实城市中的多维信息，用户可以快速、完整、形象地了解全市宏观和微观的各種情况，通过互联网联结起来。用户登录系统后，根据地理学原理，空间对象依层次分为9块：现实世界、概念世界、地理空间世界、尺度世界、项目世界、点世界、集合世界、地理要素世界。根据地理信息的特点：区域分布性、数据量大、信息载体的多样性以及三维GIS的特点，在此基础上再结合面向对象方法，就能建立一个比较完备的空间信息模型。如下三层概念模型可搭建出来，如图1-1所示。
3 多维展示与决策系统设计
通过建立综合的多媒体数据库，构建具备能够将原有城市信息资料文档、二维矢量数据和三维场景相结合的多维展示与决策系统。该系统是一个集二维三维于一体的GIS平台，可以通过该多维平台查询调用大量的资源信息，同时可以直观查看监控的多维信息数据（如交通信息等），并整合多维信息进行分析，服务于城建规划、应急救援决策的制定等。
3.1 系统的功能设计 系统分为三个功能模块，由下向上依次为：底层数据管理、维护、服务层，包括：数据服务子系统、用户管理子系统、多维信息发布与远程协同子系统。基础功能平台层，包括：通信子系统、信息展示与查询系统等。应用功能层（业务子系统），包括：电子政务子系统、电子商务子系统、智能交通子系统、统计、分析、调度决策子系统、电子医院子系统、故障定位子系统和网上社区子系统等。
3.2 详细设计 基于数字高程模型（DEM）的三维GIS有助于用户对空间数据相互关系的直观理解，但仅把多维可视化模型作为信息表示的一种输出媒体是远远不够的。对于各种各样的GIS用户来说，往往需要直接将其作为可交互查询的媒体。在此分析基础上，采用以下方法对应用系统进行详细设计：①以关系型数据库作为数据管理的中心。由于多维数字城市展示系统会涉及到各种类型的数据，因此，为实现系统数据集成存储、网络共享、分布式处理，系统采用关系型数据库来管理结构化数据与非结构化数据。数据库管理系统选用大型数据库Oracle平台，实现对数据的统一管理，从而使城市空间数据与非空间数据的管理问题得以解决。②多维影像合成采用Skyline平台的TerraBuilder模块实现。系统中，完成数字DOM图像与数字DEM模型进行多维融合，生成系统skyline独有的多维地形文件，采用TerraBuilder合成技术，它支持包括遥感影像、高程数据、特殊景观纹理和基础二维GIS数据等多种数据的合成。③系统开发应用TerraExplorer Pro模块进行。我们可以与现存的二维系统实现联动，因为TerraExplorer Pro支持WFS/WMS和ArcSDE，同时，利用skyline的Developer提供的COM接口，可以实现用户自定义开发，各种外部资源可以得到充分利用，完美做到与Oracle平台的结合。④系统的数据发布管理。海量的地理信息数据，是制约多维GIS发展的一大难题，而本系统采用Skyline平台的TerraGate很好的解决了这一问题，用户浏览海量数据可以没有限制、没有阻碍。
3.3 系统的逻辑结构 根据上述的系统设计方案，系统的逻辑结构进行如下设计：系统采用三层式逻辑结构：底层数据平台、发布数据系统平台、应用系统平台。底层数据平台：Oracle数据库作为底层平台，数据信息包括TerraBuilder合成之后的多维数据、以及二维的影像和属性数据，还有其他的数据（如单位列表、电话簿等），其中还有原有基础城市数据的链接等。发布数据系统平台：完成二维、三维空间数据和属性数据的发布功能，发布多维数据采用TerraGate，发布二维数据采用ArcIMS。应用系统平台：应用系统使数字城市的电子政务、电子商务、智能交通和分析决策等功能可以实现，它是通过COM接口与底层数据库和数据发布层进行数据交互的功能扩展。
3.4 系统典型应用的研制 ①二维、多维展示功能的实现。本系统采用二维和多维联合操作的方式，在不影响用户操作方便性的基础上实现了多维可视化效果，使显示、查询和编辑可以在两种视图之间自由切换。从而在多维可视化场景下，继承二维GIS操作具有无极放大、选择唯一和定位准确的特点，结合三维GIS的强大空间检索和分析功能为城市的规划、设计和高效管理提供整体支持。②空间行为决策系统的开发。空间信息分析与行为决策是三维GIS的核心部分之一，空间信息分析在地理数据的应用中发挥着举足轻重的作用。系统开发了一些简单的空间分析功能模块，比如图1-2所示的“测量功能”模块，这与二维计算机地图制图系统有显著的差别。利用系统的空间信息分析技术，对原始数据模型进行观察和分析，用户可以获得新的经验和知识，并做出城市空间行为的决策。
4 解决的几个关键问题
4.1 多维建模技术 城市多维景观模型包含数字高程模型、地面纹理影像等数据，它是多维数字城市信息系统的表现模型。本系统数字高程模型的建模方法采用综合形式，普遍采用数字摄影测量方法，结合GIS数据，通过影像匹配快速自动生成数字高程模型。另一种方法是采用三维设计软件，如3Dmaxs等软件，通过Skyline平台提供的COM接口，将设计好的模型实体导入并定位于特殊地形景观模型中。
4.2 图像压缩处理技术 图像压缩采用小波算法实现，可以生成地面纹理和形状最大限度接近真实目标，从而保证了图像压缩后的质量达到无失真。图像压缩比高，以1米地面高度分辨率的影像数据和25米地面高度分辨率的高程数据多维融合为例，经过测试，压缩比一般可达到4：1，最高甚至可以达到10：1。高图像压缩比和快速还原能力得以实现，它采用多级LOD方式存储系统影像，使多比例尺、多尺度空间地形数据可以无缝融合在一起，调用图像响应时间不超过0.5秒，从而在根本上解决了大型影像数据（>200GB）的网络浏览问题。
5 结论
随着信息技术的不断发展，各行各业开始重视交互式多维可视化应用软件的开发。针对数字城市应用系统的特点，我们基于Skyline平台实现了一个面向数字城市应用领域的交互式可视化多维展示与决策系统。系统应用后，能够在一定程度上为城市数字化管理提供完善的支持，可视化程度高、交互性好和开放性强是该系统的特点，在当前飞速发展的城市数字规划与管理中有着广阔的应用前景。
参考文献：
[1]王树德.数字城市基本问题和我国数字城市建设[J].青岛大学师范学院学报，2002，(01).
[2]周利军.GIS在数字城市中的作用[J].绥化学院学报，2005，(05).
系统展示 篇7
随着互联网和通信技术的发展,网上购物越来越受到人们的认可,但当前网页的二维交互方式已经不能很好地满足供需双方在世界范围内发布信息、获取信息和资源共享的要求。纵观国内各企业的网站,大多以文字、图片、Flash动画作为产品展示的主要方式,传递的产品信息多是二维的、静态的和单向的,浏览者只能作为一名观察者,不能参与到产品的设计过程中进行交互的操作[1]。随着数字化设计技术的发展,人们对动态的、交互的、具有三维可视化效果的产品需求越来越迫切。
虚拟现实技术是近年来出现的高新技术。它利用电脑生成一个逼真的三维虚拟世界,能够带给人们一种视、听、触的感官体验,用户好似身临其境,自由地观察、操纵虚拟世界,并与其进行自然的交互。
鉴于现有虚拟产品展示系统开发方式的不足,有必要提出一种浏览方便、真实感强、制作方法相对简单,让用户能够直观、深入地了解产品的全面信息,而且能够交互性地参与产品设计的新的产品展示方式[2]。
2 系统的整体架构
2.1 架构目的
系统架构的根本目的是:改变传统产品展示系统二维、静态、单向、技术复杂的方式,采用虚拟现实技术和计算机网络技术,构建一种让用户能够直观、深入地了解产品的全面信息,而且能够交互性地参与产品设计过程的产品体验方式,通过视觉、听觉等感觉器官,使用户如同身临其境,对系统进行全方位地体验和反馈,以便更好地了解客户的想法与需求[3]。
虚拟汽车展示系统把虚拟现实技术、多媒体技术和计算机网络技术与市场营销、企业宣传等行业完美融合,使客户观看到一个五彩缤纷的虚拟世界。三维虚拟汽车展示系统(如图1)的主要特点有:1)汽车展厅等主要场景和实物的三维建模及其空间位置和属性的设定;2)汽车外观颜色、倒影、键盘控制、碰撞检测以及场景漫游等交互功能的设置;3)音效、图片和视频等多媒体辅助展示功能的设定;4)系统使用方法、导航、名称显示等文本协助功能的设计;5)用户操作体验后,借助留言板或论坛进行讨论与反馈的功能设定;6)用户了解产品相关知识和搜集资料的功能设定[4]。
2.2 组织结构
根据用户对产品的外观与功能的需求,虚拟汽车展示系统主要由以下部分组成:操作、帮助、反馈和拓展四个模块[4]。其中,操作模块是核心,其他三个模块都围绕它发挥重要的辅助作用,最终实现产品的宣传和推广。系统的组织结构如图2所示。
操作模块主要包含三维汽车展厅的虚拟漫游、展厅物品的碰撞检测、展厅模特的键盘控制、摄像机漫游动画、汽车模型的交互操作等,虚拟汽车展示系统的主界面设计如图3所示;当把鼠标放在某种颜色导航条上点击时,汽车外观会变成相应的颜色,用鼠标左键单击倒影导航的时候,地面会显示汽车的倒影(如图4所示),另外可以用键盘控制汽车不同角度的展示,控制场景人物的走动等;帮助模块能够给使用者系统使用方法的提示及解决问题的方法;反馈模块主要面向操作体验后的用户,通过他们的讨论交流,从而获得对产品和系统改进有益的信息;拓展模块为客户搜集大量的相关资料,帮助用户更好地了解产品。
3 系统的设计与实现
3.1 Virtools简介
Virtools是法国达索公司的一款虚拟现实开发软件,主要应用在3D实时互动开发领域,可以将模型、文字、图片、影片和声音整合在一起,制作各种用途的3D互动多媒体,如3D游戏、建筑设计、虚拟导航、数字学习、交互式电视、教育训练、仿真与产品展示、数字艺术等方面,已经成为国际主流的虚拟现实研发平台[5]。
Virtools是3D虚拟和互动技术的集成。Virtools主要经由一个设计完善的图形使用者界面,使用模块化的行为模块撰写互动行为元素的脚本语言,这使得使用者能够快速地熟悉各种功能。Virtools由以下部分构成:创作应用程序、行为引擎、渲染引擎、Web播放器和SDK[3]。Virtools能够创建沉浸感的虚拟环境,能够带给人们一种视、听、触的感官体验,使用户有种身临其境的感觉。所以,它是一种高端的、先进的人机交互系统。
3.2 系统构建的主要流程
3.2.1 三维建模与创建资源库
Virtools基本没有建模的功能,因此用户大多利用Maya、3Ds Max等建模软件来实现[4],该文采用3Ds Max进行场景的建模(如图5所示)。模型创建结束后,通过插件导出为*.NMO格式文档并把此文档导入Virtools中,作为系统的原始场景文件。文件包含场景物体的相关属性,如位置、网格和大小等,以及物体的材质和纹理,以确保外观的逼真性。
在设定交互功能前,可以利用Virtools中创建新的资源库命令来创建一个系统资源库,把3Ds Max导出的各种文档放置到资源库相对应的文件夹中,Virtools会对其进行分类与加载,而且以便于对文档管理和修改。该文创建了一个单独的“虚拟汽车展示系统”资源库(如图6所示)。
3.2.2 交互功能设定
虚拟汽车展示系统的交互功能设定主要借助于Virtools的内置行为模块实现的,Virtools内置600多个模块,模块本身具有特定功能[6],通过自身的参数设定,可以实现需要的操作,如翻转、缩放、投影、爆炸、行走、碰撞、跑步、射击等。
3.2.3 产品发布
虚拟汽车展示系统的交互功能设定完毕并且测试无误后,有三种方式可以发布:一是发布为能被3D播放器播放的*.VMO格式;二是发布为能在Web网页浏览的*.HTML格式(如图7所示);三是发布为单机版的*.EXE可执行文件格式[4]。
4 系统案例分析
虚拟汽车展示系统利用自身的优势,使用户沉浸于虚拟环境中,对产品进行三维实时地观察和自由操作,并得到视、听、触的身临其境的感觉,从而提高了客户参与和体验的兴趣[7]。下面对虚拟汽车展示系统开发的主要步骤进行实例分析。
4.1 场景模型的导入和导航的设定
4.1.1 场景的导入和设定
第一,把场景文件导入到Virtools中,并设置文件的各种属性和初始值,创建摄像机和灯光;第二,把资源库中需要用到的文档拖放到三维编辑区,并设定属性和初始值[8];第三,把资源库中需要用到的动画文档拖放到对应的角色上,从而完成前期的准备工作。
4.1.2 导航界面的设定
导航界面主要通过二维帧来实现的,因此,拖放二维帧到三维编辑区,并进行初始值和属性的设定,包括大小、位置、颜色等,为后面设置文字、图片、添加行为模块、实现复杂的交互功能做好充分的准备[9]。
4.2 鼠标触发功能的设置
4.2.1 鼠标触发颜色控制菜单
虚拟汽车展示系统里有不同款式的汽车,而不同的用户喜欢不同的外观颜色,因此,我们设置了几种不同的颜色,以供用户选择;当用鼠标点击红色图标时,汽车外观会立即变为红色,点击其他颜色图标时,汽车就会立即变为相应的颜色。脚本流程如图8所示。
4.2.2 鼠标触发车灯控制菜单
当虚拟汽车展示系统没有运行时,汽车的头灯是关闭的,当系统开始运行时,车灯导航菜单会指示开灯和关灯两个控制图标。脚本流程如图9所示。
4.2.3 鼠标触发倒影控制菜单
虚拟汽车展示系统中给汽车设定的有地面倒影,与鼠标触发车灯开关相似,当系统运行时,导航菜单会指示汽车倒影的开关控制按钮,当鼠标点击白色图标时,地面会显示汽车的倒影,相反,会关闭汽车的倒影。具体脚本流程如图10所示。
4.3 键盘控制与鼠标触发行为的转换
虚拟汽车展示系统是模拟真实汽车展厅而设计的,所以我们需要从不同的角度来观看汽车的外观与内部构成。这里有两种方法可以实现,即用键盘控制摄像机或鼠标触发摄像机动画的方法,而两种方法不能同时运行,即使用键盘控制摄像机时要关闭鼠标触发摄像机行为,相反亦然。具体脚本流程如图11所示。
4.4 系统界面的交互设定
虚拟汽车展示系统的交互功能比较复杂,在完成系统功能的设定后离不开文字、背景或声音等的修饰辅助作用。因此,我们需要利用模块来实现这些功能。具体脚本流程如图12所示。
4.5 系统的后期整合
虚拟汽车展示系统交互功能设定完成后,再结合网站建设平台Dreamweaver、Photoshop等创建虚拟汽车展示系统的网站,并把虚拟汽车展示系统成品发布到网站上,以供用户使用。
5 结论
本文在对虚拟现实技术以及传统的产品展示方式进行分析和总结的基础上,提出了虚拟产品展示系统的基本架构,给出了相应的产品展示系统设计流程,并通过实例对所提出的展示系统的实现过程进行了阐述。通过对系统的测试,系统基本达到了预期的效果,可以从不同角度真实的展现产品,并模拟产品的各种功能,也能起到很好的宣传作用,提高企业本身的竞争力[10]。但系统还存在一些不足,由于服务器模块的限制,多用户在线控制系统还尚未实现。相信随着信息技术的迅猛发展,新技术会带给社会更多的惊喜!
摘要：随着虚拟现实和网络技术的飞速发展,虚拟产品的在线展示已经成为企业宣传与销售的重要手段。而如何实现产品的三维可视化展示及动态交互设计已成为当下亟需解决的问题。对比其他已有展示系统的优劣,结合最新三维虚拟展示技术,设计并开发了基于3Ds Max与Virtools的三维虚拟产品展示系统。系统以某汽车展厅为原型,用户可以登录系统,观看逼真的三维虚拟场景,并在虚拟场景中进行交互操作。
关键词：虚拟展示,三维可视化,交互设计,虚拟现实,汽车展厅
参考文献
[1]陈冲,沈国强.基于Flash的三维虚拟产品展示系统[C].全国计算机网络与通信学术会议,2012:21-22.
[2]刘斯俊.基于VRML的虚拟产品展示系统研究[D].成都:四川大学,2006:35-36.
[3]李欣《.现代教育技术》虚拟实验室的设计与开发[J].现代教育技术,2008(2).
[4]赵晓亮,李欣.基于VIRTOOLS的虚拟太阳系的设计与实现[J].中小学电教,2009(4).
[5]赵建华“.勇士”越野车三维虚拟展示及仿真驾驶设计[D].天津:河北工业大学,2007:45-46.
[6]刘明昆.三维游戏设计师宝典—Virtools开发工具篇[M].成都:四川出版集团,2005:34-36.
[7]刘明昆.三维游戏设计师宝典—Virtools技术实战篇[M].汕头:汕头大学出版社,2006:28-31.
[8]吴超彬.基于Cult3d与Java技术的虚拟产品展示[J].电脑与信息技术,2010(3):37-39.
[9]李昌国.基于3D和Virtools技术的虚拟实验室架构设计[D].成都:四川师范大学,2007.
系统展示 篇8
随着计算机网络和多媒体技术不断成熟与普及, 虚拟现实应用于产品网络展示领域逐渐成为一种发展趋势。虚拟现实技术通过创建和表现虚拟实体与空间, 提供更加直观、丰富、便捷、逼真的信息展示途径和形式。演出院线作为一种新兴文化服务和经营业态, 在信息化、网络化、智能化融合发展过程中, 通过对剧场、剧目、剧团等演出资源的整合和提升, 大大促进了文化演艺业的发展和繁荣。剧场作为最重要的演出资源之一, 借助互联网进行品牌推广、网络宣传和营销已成为发展趋势, 在线剧场、B2B的投入持续增加。目前, 互联网上对剧场的宣传展示仍以2D图形和文字信息为主, 方式单一, 局限性大, 而剧场三维模型在互联网上的展示, 能为客户提高逼真的虚拟现实展示场景, 全方位真实再现剧场环境及设备设施, 这将大大提高剧场行业竞争力和院线的信息化、智能化水平。
1 虚拟现实Web展示关键技术
目前国内外主要的3D模型仍然是采用3D CAD系统进行设计, 3D CAD开发的模型专业性较强, 但画面效果逼真度低, 模型可移植性差, 不适合应用于互联网进行商业展示。三维虚拟展示技术中应用比较广泛的是VRML、Cult3D和Unity3D技术。VRML用于描述基于互联网的虚拟场景规范, 交互性对于开发复杂的应用稍显不足, 场景信息与交互信息并存在VRML文件中, 使开发人员使用起来很不方便[1]。
Unity3D提供了一种通用的3D数据编码方式, 打破了CAD和其他软件公司开发的专有3D图形格式的垄断[5], 它具有更细腻的3D画面, 更便捷的操作, 可实现多平台互动和多插件兼容, 对Direct X和Open GL拥有高度优化的图形渲染管道;Unity支持所有主要文件格式, 并能和大部分相关应用程序协同工作, 低端硬件亦可流畅运行广阔复杂的场景;Unity内置的NVIDIA, Phys X物理引擎带能够带来逼真的互动感觉, 实时三维图形混合音频流、视频流, 非常适合产品虚拟展示在交互访问和逼真表现的需求[2]。U3D标准还提供了许多运行时的优势, 特别是应用于互联网上时, 比如它的连续细节层次特征, 使得用户可以在一边下载的情况下一边 (步进似的) 观察三维数据。基于此, 本系统中选用Unity3D来创建剧场三维模型, U3D最大的特色在于其通用性和兼容性, 不局限于特定的软/硬件资源, 使主流商业应用程序可以较为容易的使用3D技术。
2 虚拟剧场Web展示系统设计与实现
2.1 系统总体框架
本系统基于B/S架构设计虚拟剧场Web交互展示系统。整个虚拟展示系统可分为Unity3D展示部分和网页系统。其中网页系统负责用户权限、展示参数、查询文件的管理以及用户在浏览器上注册、登录、查询等操作, Unity3D展示部分则是利用Unity3D引擎, 开发一个接口统一的展示框架, 实现虚拟剧场在Web上交互展示。系统数据库选用SQL Serve, SQL Serve功能比较强大, 除可处理包含在各种平台上运行的数据库管理系统内核之外, 还包括数据复制、数据库系统管理、网关支持、在线分析处理、多媒体支持和各种并行处理能力, 并且与Internet紧密结合, 可将数据库连接到Internet, 通过Web浏览器显示数据操作。
2.2 模型发布
Unity软件支持多平台发布, 可将模型发布至Web player/i OS/Android/Flash Player/Xbox等平台转换成相应格式文件[4]。本系统中Unity3D展示模块是用Unity3D引擎开发的一个能够动态加载3D模型的Web Player应用, 通过安装很小的Unity 3D插件, 可实现在各个主流浏览器上运行这个Web Player应用来加载产品模型展示, 例如IE, Firefox, Safari等。Web player平台输出的文件格式为.HTML, 嵌入网页系统进行链接最为便捷[3];发布为Flash Player平台输出文件格式为.swf。通过下表实验数据可看出, 由于Flash Player具有独立引擎支持三维模型的运行, 因此具有更高效的加载速率。
2.3 交互事件的实现
Unity3d兼容性良好, 扩展性强, 支持使用c#编程来动态改变三维模型, 实现控制事件的触发, 包括特定实体的控制、参数的显示与修改等。本系统通过c#实现交互事件包括:鼠标放在舞台特定区域, 显示舞台参数, 包括长、宽、高等;鼠标放在吊杆区域, 显示吊杆最大移动速度、载重量、接口数等;通过键盘“N、U”控制吊杆的上下移动;通过“E”键控制剧场灯光的开关和效果。
2.4 参数匹配查询
本系统可实现剧场观众席座位数、台口、舞台、吊杆等参数的匹配查询, 查询结果在三维模型中以对话框方式显示。通过设置参数标准值并存在XML文件中, 在参数输入区域输入匹配值, 通过c#编写循环查询比较语句, 调用XML文件进行参数对比, 结果在剧场三维模型中展示并返回前端用户界面。
3 结束语
文章使用Unity3d技术创建剧场三维模型并发布至Web Player平台, 基于B/S结构开发网页管理系统, 运用C#语言实现模型上交互事件的查询与参数匹配, 最终以视觉方式实现不同事件和功能在模型中的互动。用户通过互动操作, 足不出户就可以全方位浏览剧场细节并体验真实的场景效果;在虚拟现实环境中进行剧场参数匹配查询更加直观、便捷, 剧团人员可在线匹配查询, 获取自己所关注的剧场参数, 如舞台尺寸, 面光、耳光位置, 吊杆接口, 观众区容量等, 进而指导演出部署、剧目创作和剧场选择。利用互联网高速迅捷的传播优势推介剧场, 基于交互式信息查询机制, 有利于激活整个演出产业链, 进而促进演出产品和要素的合理流动。
摘要：互联网和多媒体技术的融合发展为B2B/B2C电子商务平台发展提供了新的契机, Web3D技术是随着互联网与虚拟现实技术的发展而产生的。文章主要阐述应用专业引擎Unity3D, 创建三维剧场模型, 基于B/S网络框架实现虚拟剧场在Web上交互展示与参数匹配查询, 最终实现基于Web、交互性强、效果逼真的虚拟剧场展示系统, 通过搭建一个跨越时空局限性的交互平台, 实现更加便捷的剧场信息交流。
关键词：Web3D,Unity3D,虚拟现实,交互展示,参数匹配
参考文献
[1]戚鹏, 倪乐波.工业设计产品的三维虚拟展示技术研究[J].中国科技纵横, 2010 (20) :3-4.
[2]倪乐波, 戚鹏, 遇丽娜, 王婧.Unity3D产品虚拟展示技术的研究与应用.数字技术与应用 (应用研究) , 2010 (9) .
[3]郭海新.Unity3D与HTML交互机理的研究.煤炭技术, 2011 (30) .
[4]陈育滨, 曾玉珠.基于Unity3D平台的Web3D展示.电脑编程与技巧维护 (图形图像处理版) , 2012 (1) .
系统展示 篇9
关键词：虚拟展示,汽车个性定制,virtools
目前, 个性化定制已成为汽车行业的发展趋势。在国外, 高端汽车定制服务已经比较普及, 国内汽车企业虽已经起步, 但尚未发展成熟。个性化定制是一种近年来才产生的、利用信息网络技术来进行产品个性化定制的全新生产销售模式。目前的定制方式主要通过填写订单参数来实现。这种方式主要靠效果图、文字注解和动画为主要展示手段, 信息表达与交互方式比较受局限, 客户不能立即看到定制结果。尽管许多企业发开了电子商务网站提供在线订购, 但多数网站只提供既定产品的二维效果图, 不能反映整体产品的全貌, 缺乏人机交互感。随着虚拟现实、网络、数据库等技术的发展, 使客户通过互联网络在虚拟环境下进行汽车的个性化定制将成为可能。
本课题目标是设计一套可虚拟展示汽车且提供个性化定制功能的系统, 能够用于汽车销售大厅的客户信息终端, 同时考虑网络电子商务平台的在线展示及定制的可能。
1 汽车虚拟展示系统
1.1 系统架构
本课题基于virtools汽车虚拟展示及个性化定制系统设计, 经过分析系统应具备两大功能:一是汽车的虚拟展示, 即创建一个仿真汽车模型, 向用户展示360°汽车全貌, 用户可转换视角观察汽车外观及内饰, 可观察不同色彩方案、不同轮毂及玻璃的视觉效果, 可打开车门、车灯、引擎盖、后备箱等;二是定制功能的交互, 即用户可在系统中选择搭配相应汽车部件, 可实时查看定制结果, 如用户可实时观察并更换车身颜色、车窗颜色、车顶盖、轮毂、尾翼等定制效果。为增强用户体验, 系统还设计加入音效和车模来增强虚拟展示的逼真效果。 (见图1)
1.2 系统界面与交互的设计
在设计该系统界面时, 依人机交互原理合理布局, 做到按功能划分, 遵循用户的操作经验有逻辑、有条理布置各功能按钮。在考虑交互次序和对应效果时, 使用低保真原型多次迭代以求最佳体验。界面的视觉效果依照高品质、精致的写实主义风格进行设计。
2 基于virtools的技术实现
汽车个性化定制最佳交互方式是基于虚拟现实技术进行实时交互三维展示, 而这需要通过将三维模型数据导入虚拟现实工具来实现。系统的实现技术为:基于3Dmax构建三维模型数据, 基于virtools来实现其虚拟展示及交互。具体流程为: (1) 用3DMAX构建3D模型, 保存为.nmo格式导入virtools中; (2) 在virtools中添加行为模块, 编辑脚本, 加入界面设计元素, 实现预定交互功能; (3) 系统的发布。
2.1 基于3Dmax构建三维模型数据
为顺利实现与virtools的数据对接, 在构建三维模型时需注意: (1) 使用英文命名数据文件; (2) 尽量减少面片, 避免导入virtools后出现破面或缺损; (3) 为了降低引擎运算量, 尽可能将物体群组, 简化virtools阶层架构, 使场景管理更容易; (4) 合理使用贴图避免不必要的细节建模。
模型构建之后为了效果逼真需要添加材质, 然而virtools支持的材质非常有限, 且常常丢失材质, 使用烘培技术可解决这一问题。贴图烘焙技术 (Render To Textures) 即把光照信息和高光等效果渲染成贴图, 而后把这个贴图再贴回场景的技术。最终模型数据保存为.nmo格式导入virtools中。
2.2 基于virtool实现虚拟交互展示
以下分虚拟交互展示及虚拟定制两部分进行简述。
(1) 虚拟交互展示模块的技术实现。
针对鼠标控制旋转、缩放查看功能, 需以汽车为目标建立一个摄像机, 对摄像机进行远、近、上、下的位置限定, 旋转和拉伸摄像机的镜头。具体可以用mouse camera orit模块程序代码来控制, 可实现以摄像机为视角的交互浏览。mouse waiter是用来判断鼠标动作的外部摄像机脚本。
为了实现开关引擎盖的体验, 添加了发动引擎和关车盖的音效, 使用的模块程序代码主要有:sequencer、wave player、bezier progression、multiplication和rotate等。
(2) 交互定制模块的技术实现。
为了给车身、玻璃等部件换色, 即更换材质颜色, 用到的模块程序代码主要是switch on parameter、parameter selector和set diffuse。车体和车窗可以采用相同的模块程序代码, 只需设置两个set diffuse, 然后将颜色变换分别赋给车身和玻璃的材质。
车顶、轮毂和尾翼等部件的更换, 采用的模块程序代码有switch on parameter、show和hide。以轮毂为例, 先将全部轮毂模型都导入场景中, 让其中一组可见, 其余全部隐藏, 并set ic锁定初始状态。
3 结论
汽车虚拟展示及定制系统的设计, 为用户提供一种新的、即时的、交互的汽车个性化定制方式。该系统既能够用于汽车销售大厅的客户信息终端, 也为汽车行业的网络电子商务平台的在线展示及定制提供可能。
系统优点为: (l) 系统使用虚拟现实技术, 改善了现有的定制系统缺乏交互性与直观性的状况; (2) 模块化模型技术可以使文件量大幅减小, 利用贴图烘焙又能使效果比较真实, 同时减少即时渲染给硬件设备的运算压力; (3) 系统对操作流程做相应优化, 其交互界面给人良好的用户体验。
参考文献
[1]邓胜利.基于用户体验的交互式信息服务[M].武汉:武汉大学出版社, 2008.
[2]黄艳群, 黎旭, 李荣丽.设计.人机界面[M].北京:北京理工大学出版社, 2007.
系统展示 篇10
现在的RFID技术在零售业的应用大多集中在物流领域。自从2003年,沃尔玛首先把RFID技术应用在商品物流领域中,通过采用RFID后,沃尔玛每年可以节省83.5亿美元。随后其它诸多跨国零售商也都相继开展了RFID技术应用。这使得RFID技术在零售业的物流领域得到了空前的发展。
但提升物流的能力仅仅是给用户提供更好的,更优质的商品,零售业的利益还是来自于客户。这使得更多的企业把目的瞄准在客户身上,而如何做好客户关系管理成为了企业的头等大事。既然RFID技术在物流领域取得如此大的成功,相信许多的零售企业对RFID技术不会陌生,应用起来也比较得心应手,而且RFID技术对于传统的零售业的客户关系管理上的优势,使得它能够有能力在零售业的客户关系管理上走得更远。
2. RFI D技术
RFID技术是利用无线电波进行通讯的一种非接触式自动识别技术。其基本原理是通过读头和粘附在物体表面上的标签之间的电磁耦合或者电感耦合来进行数据通讯以达到对标签物品的非接触式自动识别。由阅读器发送指令给天线,由天线发送无线电波“扫描”射频标签,射频标签接到信号后将数据信息返回成无线电波的形式,再由天线接收后解码成计算机可以使用的数据。射频识别系统一般由以下三部分构成[1]:
应答器(射频标签)。应答器是射频识别系统的数据载体,应答器应放置在要识别的物体上。通常,应答器没有自己的供电电源(电池)。只是在阅读器的响应范围之内,应答器才是有源的。应答器工作所需的能量,如同时钟脉冲和数据一样,是通过耦合元件传输给应答器的。另外,射频标签可以封装成各种形状。
阅读器。读取应答器数据的装置,有的具有读/写功能。一台典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及与应答器连接的耦合元件。此外,许多阅读器还都有附加的接口以便将所获得的数据进一步传输给另外的系统(PC机等)。
应用系统。用来管理收集而来的数据,如筛选、存储数据并与企业后台管理系统整合。
3. 项目简介
智能展示系统(E-Sample)旨在通过引入RFID技术,为某些专柜提供更为直观的商品介绍形式。专柜需要添置一个RFID接收器和一个用于浏览信息的显示屏。顾客只需将贴有RFID芯片的商品放到接收器上方,显示屏即列出该商品的详细信息供顾客参考。商品的显示方式可由各专柜设定,E-Sample后台管理系统将提供不同的界面布局供各品牌商品使用。
根据专柜各商品信息浏览次数,结合商品的实际销售情况,化妆品专柜可发掘潜在的销售点,并以此作为商品价格制定的重要参考。
这个项目是由香港大学电子商业技术研究所(ETI)提供的,由我们华南理工大学软件学院进行设计与实现,并运用在广州市广百股份有限公司中。
整个项目我们分为三个目标,第一设计及开发实现多种RFID技术的零售领域的应用。第二把本项目应用于广百的实际动作中,第三则评估多种RFID技术在实际零售领域应用的可行性及有效性。
4. 智能展示系统(E-Sampl e)的原型结构和基本模块
4.1 E-Sample的e原型三层结构
从逻辑架构上看,E-Sample原型系统可划分为三个层次(如图1所示):表现层、业务逻辑层和数据访问层。各层的功能定义为:
表现层:负责以网页形式展示系统内容;
业务逻辑层:通过抽象应用系统的公共模型,实现对表示层的有效支撑,并通过Active MQ消息队列与外部RFID中间件平台进行异步消息通讯;
数据访问层:访问数据库服务器,实现数据存储查询功能。
表示层需要接收客户端用户发送的功能请求,调用适当的业务逻辑进行相关处理,并将处理结果返回用户浏览器界面。业务逻辑层是整个系统的核心,它为系统提供业务逻辑处理、事务支持、JMS消息接收等核心功能,并通过与RFID中间件平台实现硬件信息的接收和处理。数据访问层响应业务逻辑层的业务需要,执行相应的数据查询或更新操作,并将操作结果返回业务逻辑层。
4.2 基本模块
(1)系统用户管理
它包括用户管理模块和权限管理模块。获授权为管理员级别的系统用户,可进行系统普通用户管理和权限设置,包括增加、删除、修改系统普通用户信息,以及对普通用户进行系统权限的授予和回收。
(2)系统商品信息管理
它包括添加商品信息、关联特定RFID标签、定制展示网页及取消关联等操作。根据商品分类及属性,后台管理用户可为不同商品选择需要不同展示栏目,并设定相应的介绍信息;此外,管理员用户需要为商品选定用于前端显示的展示模版,系统根据模版及商品栏目信息自动生成该商品的静态展示文件,以加速前端的切换及展示速度。
(3)系统前端展示
前端展示程序将定时向服务器端应用程序发送检测请求,以确认当前相对应的RFID阅读器接收到的RFID标签信息,并根据应用程序发回的应答信号自动切换到对应商品的前端展示页面。通过引入AJAX异步处理框架,前端展示模块将实现商品页面间的无缝切换,提升用户操作体验。
(4)商品信息统计
对每种展示商品,系统将记录消费者浏览的总次数及每次浏览的具体时间。以此为基础,商品信息统计模块将直观地显示不同商品的关注度及热点关注时间段,并能就商品品牌及商品分类等方面作横向比较,为下一步的决策提供参考依据。
5. E-Sampl e原型应用特点基本描述
5.1 应用特点
E-Sample原型使用java作为开发语言,与JMS消息队列及RFID中间件平台均依托于JVM,轻松实现应用程序间的无缝整合,减低应用程序间的耦合度,加快系统开发速度。
充分利用Browser/Server架构特点,减低智能展示架的硬件成本,同时引入AJAX技术,实现客户端商品浏览器的无刷新性消息监听及网页自动导航,提升用户体验。
通过系统预先设定的商品网页格式模版,系统用户只需输入介绍性说明文字及上传相关的多媒体资料(图片、flash格式动画),即可快速制作商品展示网页,供前端消费者浏览。
通过分析商品浏览记录,E-Sample原型能图表化地汇总数据统计信息,直观地为决策者提供数理依据。
5.2 基本描述
(1)系统管理模块
超级管理员部分:超级管理员登陆后可以对进行用户管理和权限设置,修改密码操作,操作商品管理模块,查看商品统计信息。即对系统中的用户进行增加、删除、修改等操作,以及对各个用户进行权限的授予和回收。
普通管理员部分:修改密码,操作系统商品管理模块,查看商品统计信息。
(2)系统商品信息管理模块
它主要是对商品的品牌,分类等具体信息进行维护和管理。
1)商品品牌管理。它主要分为:浏览,增加,修改和删除商品品牌这四大功能模块。
2)商品分类管理。增加商品所属的类型,并可对之删除。
3)商品录入。它分为四个步骤:录入商品的基本信息,录入商品的一些文字特性,录入商品的非文字特性及商品信息与标签绑定。
录入商品的基本信息:系统管理员进入网站后可以选择商品录入功能进行对新的商品的名称,品牌,类型等一系列基本信息进行录入。
录入商品的一些文字特性:系统管理员录入完商品的基本信息后,可以有选择性的对于系统提出来的一些商品的文字版的特性进行录入,这此录入信息会放在生成商品主页时放在商品文字信息框架里显示给客户。
录入商品的非文字特性:非文字特性包括图片,视频,flash的信息的录入。每种特性信息都会对应生成商品主页面上的一块区域。
商品信息与标签绑定:选择某一具体的商品进行标签绑定。在标签绑定页面中,我们会时刻去读取一个实体BEAN中某一具体的信息。而这个实体BEAN是用于保存RFID读取的数据信息(标签号)。在绑定标签过程中,我们会先去读数据库中的信息,保证不会出现一个标签绑定两个商品的结果。
(3)系统前端展示
客户端浏览器预先输入商品智能展示页面的URL,URL地址需带一个目标RFID reader标识号,用以标识网页需要显示哪个RFID所检测的商品信息。浏览器将根据该URL加载商品智能展示网页。加载成功后,网页文件将首先分析URL中所带的RFID reader参数值,并使用该值向E-Sample原型系统查询当前是否存在该RFID reader,及该reader当前是否检测到商品RFID标签。网页将向原型系统作循环查询,每1秒查询一次,直到网页被关闭为止。
若当前消费者用户将贴有RFID标签的商品放到对应的RFID reader上,E-Sample原型系统将通过JMS消息获知RFID reader编号及对应的RFID标签内容,并根据标签内容查询该商品对应的静态展示网页存放路径,及在数据表中记录本次商品浏览的时间和商品标号,以便统计商品信息。
客户端网页查询获知该RFID reader正读取某商品信息后,将向E-Sample原型系统提取该商品的静态展示网页路径信息,并自动跳转到该页面展示商品介绍信息。若当前该RFID reader未检测到标签信息,网页将不作转跳。
(4)商品统计信息
对每种展示商品,系统将记录商品总的关注度,并按列表形式降序排列。以此为基础,商品信息统计模块将显示不同商品的关注度,就商品做时间纵向比较,为下一步的决策提供参考依据。
(5)商品关注度横向比较
根据商品的关注度动态生成一个商品关注度排行榜,根据总的关注度降序排行
(6)商品关注度纵向比较
选定某个具体商品,输入时间(年份和月份),查看商品的在具体的某个月份中的商品关注度纵向趋向图。
6. 有关应用技术的简要说明
6.1 业务对象(BO,Bunisess Object)的设计与实现
系统业务对象的类图如图2所示,Product类与Brand类、ProductType类、ProductTemplate类分别为1:1关联,Product类Column类为1:n关联。
6.2 系统模块间关联
系统模块之间的关系如图3所示,商品前端展示模块是智能展品系统的主要模块,此部分和系统管理,商品品牌管理模块,商品栏目管理模块,商品类别管理模块及商品信息管理模块紧密结合,并动态显示商品的信息。但除商品前端展示模块紧密与其它模块有结合外,其它模块之间相互独立,这样便可以提高系统的健壮性及稳定性,有助于后期的维护。
6.3 商品前端展示模块的消息处理和实现
商品前端展示模块动态地检测RFID标签阅读器获取的RFID标签信息,并将与标签相对应的产品资讯呈现到浏览器端,供客户浏览。
在硬件和软件的结合使用RAE中间件,RAE中间件基于JMS机制将读到RFID标签的信息以XML格式发送到服务器,服务器端程序对发送到的XML格式字符进行解析,并获取相应的商品信息返回客户端显示。
7. 结束语
本系统的目的在于探讨和发挖出RFID技术在零售业的客户关系及物流领域中的前景。系统现已在广百百货中进行了初步的使用,广百百货信息部的员工对系统给予了很高的评价,认为RFID技术能够很好的吸引客户的眼球,提升客户的购物体验和购买欲望,并且通过RFID技术获得了大量的有用的客户数据,为企业以后进行客户分析提供了比较好的数据支持。
摘要：随着RFID技术的不断发展,开发基于RFID技术的各种系统,最大程度上利用RFID技术提高企业的市场竞争力,已经成为RFID各大研究机构研究的重点。针对于零售业客户关系管理比较困难的问题,与香港大学ETI合作开发了基于RFID技术的智能展示系统。系统采用B/S模式及RFID的自动识别技术,在客户欣赏商品的同时,自动地把商品具体信息通过网页展示给客户。智能展示系统不但能够提高客户对商品兴趣度,而且能够让商场很好的把握客户对商品的关注度。
关键词：RFID,零售业,客户关系管理,智能展示系统
参考文献
[1]孟晓明.试论信息技术在物流管理中的应用[J].广东经济管理学院学报,2005(2):30-35.
[2]何彤.RFI D在零售业的应用[J].铁路采购与物流,2008,(9):25-26.
[3]汪海涛.我国RFI D技术发展面临的瓶颈问题及对策分析[J].商场现代化,2008,(3):27-27.
[4]继植.RFI D的应用使后勤保障发生重大转变[J].航空维修与工程,2005,(3),14-17.
[5]陈子侠.RFI D技术的应用与现代物流[J].商业研究,2003,(6):20-30.
[6]Kl aus Fi nkenzel l er.射频识别(RFI D)技术[M].北京电子工业出版社,2001.
[7]张建华.基于RFI D的现代食品物流系统模型研究[J].商场现代化,2005,(9):25-50.
以展示促进步，以展示促高效 篇11
关键词：探究；小学数学课堂；促进；学生；踊跃展示；策略
展示解题过程，展示创新思维，展示学习效果……展示在小学数学课堂中有着举足轻重的作用。学生在展示过程中不仅会展现出他们的学习效果，还会展现出他们的错误、不足。教师通过指正学生的错误、弥补学生的不足，并可以让他们有的放矢地再次学习。学生展示，是教师进一步提升课堂教学效率的重要环节。然而，在一些小学数学课堂中，由于教师未采取一定的策略促进学生的展示，导致学生的展示只流于形式，展示未能发挥其应有的作用。鉴于此，在小学数学课堂教学中，教师极有必要采取有效的策略促进学生进行具有实效性的展示活动，充分发挥展示在打造小学数学高效课堂方面所具有的不可替代的作用。下面笔者将在理论联系实际的基础上，浅显地谈一些促进学生在小学数学课堂中踊跃展示的策略。
一、扎实的自主学习——展示的源泉
踊跃的展示是以扎实的自主学习为源泉的。在小学数学课堂教学中，教师要引导学生进行扎实有效的自主学习，让学生通过自主学习在透彻理解的基础上熟练掌握所学知识。如，在教学苏教版四年级数学下册《三角形》这部分内容时，教师要求学生在练习本上画一个三角形并观察三角形的特点。每个学生都在认真地画着，仔细地想着。片刻之后，教师让学生进行了展示。学生甲：三角形，顾名思义只有三个角。学生乙：三角形有三条边，并且这三条边都是线段。学生丙：三角形是由三条首位相接的线段组成的。教师总结归纳：三条线段首尾相接围成的图形叫做三角形。紧接着教师让学生自主学习认识了三角形的顶点、角、边……教师的循循善诱紧扣着教学重点，学生的细细揣摩突破了教学难点，扎实的自主学习成为学生踊跃展示的源泉。
二、多样的汇报交流——展示的舞台
踊跃的展示是以多样的汇报交流为舞台的。在小学数学课堂教学中，教师要鼓励学生进行形式多样的汇报交流，让学生通过汇报交流在相互学习的基础上灵活运用所学知识。如，在教学四年级数学下册《解决问题的策略》这部分内容时，教师首先出示了例题：小妮和小华共有72张王牌，小华比小妮多12张，两人各有王牌多少张？教师先让学生小组合作学习，并利用线段图分析数量关系。几分钟之后，教师让学生进行了展示。学生甲口头汇报展示：两人王牌的总数减去12，恰好等于小妮王牌总数的两倍，由此可以计算出小妮有30张王牌，小华有12张王牌。学生甲汇报完之后，一些学生听得还是不够清楚。教师又让学生乙上台进行了板演。学生乙在黑板上清楚地用线段画出了数量关系图，其他学生看了之后数量关系一目了然……教师的步步引领搭建了交流的平台，学生的深入交流升华了所学知识，多样的汇报交流成为学生踊跃展示的舞台。
三、有效的评价手段——展示的动力
踊跃的展示是以有效的评价手段为动力的。在小学数学课堂教学中，教师要对学生的展示进行多元并有效的评价，通过多元评价让学生在感受成果喜悦的基础上夯实巩固所学知识。如，在教学四年级数学下册《运算律》这部分内容时，教师出示了例题：阳光体育活动时，有28个男生在跳绳，有17个女生在跳绳，有23个女生在踢毽子，跳绳的有多少人？学生甲：28+17=45（人）。教师点头微笑对学生甲的展示进行了评价。教师继续问：还有其他算法吗？学生乙：17+28=45（人）。教师一句“你真棒”对学生乙的展示进行了评价。教师又启发道：上面两道算式得数相同，可以写成28+17=17+28，同学们能用自己喜欢的方式表示出来吗？教师让三名学生到黑板上进行了板演。学生甲：△+○=○+△。学生乙：甲数+乙数=乙数+甲数。学生丙：a+b=b+a。教师在每位学生的答案旁边打“√”对他们的展示进行了评价。然后又问其他学生，谁的表示方式更好呢？教师请其他同學对三位同学的展示进行了评价……教师及时中肯的评价让学生备受鼓舞，同学积极诚挚的评价让学生信心倍增，有效的评价手段成为学生踊跃展示的动力。
总之，在小学数学课堂教学中，教师要用自己锐利的眼睛督促学生进行有效的自主学习，为踊跃展示提供源泉；教师要用自己灵敏的耳朵聆听学生深入的汇报交流，为踊跃展示搭建平台；教师要用自己敏捷的头脑对学生进行多元的评价，为踊跃展示积蓄动力。通过自主学习、汇报交流以及多元评价促进学生踊跃展示，以踊跃展示促进学生的长足进步，以踊跃展示促进课堂的步步高效。
参考文献：
[1]何娟.踊跃展示天地宽：小学数学教学中学生课堂展示策略探微[J].内蒙古教育，2015（3）.
[2]陈冲.数学课堂学生展示策略探析[J].成才之路，2015（32）.
[3]卓晓静.小学数学教学中加强学生展示交流的策略[J].都市家教，2014（4）.
系统展示 篇12
主动配电网通过分布式智能设备、通信系统和自动控制系统,对配电网设备的运行状况进行实时监控,通过数据收集、整合和分析挖掘,实现电网各成员之间的无缝连接及实时互动,达到对整个电网运行的优化管理[1,2]。配电自动化系统涉及专业多、覆盖面大、系统接入设备型号繁多、通道形式多样、相关技术标准尚未统一。配电网结构调整和设备改造频繁、图形参数维护工作量巨大[3,4]。
配电网设备用户种类繁多、特性存在差异大、运行数据繁多,需要有效整合。在电网统一模型的基础上,需要对不同系统的模型、图形以及实时和非实时数据进行整合处理,提供各应用系统数据交换和共享的平台,实现数据、模型、图形管理,提供统一的信息服务和开放的集成开发环境,实现综合分析和数据挖掘功能。文献[5-7]介绍了配电网信息平台的关键技术,文献[8]研究了数据挖掘技术在电网调度事故决策中的应用。
本文介绍主动配电网全景信息展示系统的数据来源,对包括基于地理信息系统的配电自动化系统的实时与历史数据进行分析,研究数据挖掘的关键技术,解决配电网调度管理粗放、故障快速处理能力不足。通过某实际工程系统中的实施,对主动配电网的建设具有借鉴意义。
1数据挖掘的体系结构
数据挖掘就是从大量的、不完全的、有噪声的、 模糊的、随机的实际应用数据中,提取隐含在其中的、事先不知道的,但又是潜在有用的信息和知识的过程[9]。数据挖掘的体系结构见图1。
第1层是数据源,包括数据库和数据仓库。数据挖掘不一定要建立在数据仓库的基础上,但如果数据挖掘与数据仓库协同工作,将大大提高数据挖掘的效率; 第2层是数据挖掘工具,利用数据挖掘方法分析数据库中的数据,包括关联分析、序列模式分析、分类分析、 聚类分析等;第3层是用户界面,将获取的信息以便于用户理解和观察的方式反映给用户,可以使用可视化工具。知识库存放专业领域知识,用于指导数据准备或数据挖掘结果的评估。
2功能设计
2.1数据挖掘的流程
数据挖掘的过程就像从矿山中采矿一样,采矿必须首先确定金矿所在。同样地,从实际应用的角度出发, 整个数据挖掘的过程都是必须建立在对挖掘对象(即所研究领域的大量数据)的深刻理解上。对象不同所采用的挖掘技术也不同。因此,在数据挖掘之前就应该熟悉相关对象的背景知识,明确数据挖掘的目的,同时了解数据挖掘相关领域的情况,从而将挖掘技术和专业知识有机地结合在一起,对挖掘对象的了解贯穿整个数据挖掘过程。
数据挖掘过程一般由3个阶段组成:数据准备、数据挖掘及解释评估。数据挖掘可以描述为这3个阶段的反复,见图2。
数据准备是数据挖掘的第一个阶段,也是非常重要的一个阶段。数据准备的好坏将影响到数据挖掘的效率和准确度,以及挖掘模式的有效性。这个阶段又可细分为数据集成、数据选择、数据预处理和数据转换4个步骤。
1)数据集成是将多文件或多数据库运行环境中的数据进行合并处理,解决语意模糊性,处理数据中的遗漏和清洗脏数据等。
2)数据选择就是根据用户要求,利用一些数据库操作对数据进行处理,从数据中提取出需要挖掘的数据集合。
3)数据预处理就是对上述数据进行再加工,检查数据的完整性和一致性,对其中的噪声数据进行处理, 对丢失的数据利用统计方法进行填补,为进一步的分析做准备,并确定将要进行的挖掘操作的类型。之后,根据数据挖掘的目标,通过投影等降维处理技术减少待处理的数据量。
4)数据转换就是根据数据挖掘的需要,进行离散值数据与连续值数据之间的相互转换、数据值的分组分类、数据项之间的计算组合等操作。
数据挖掘是运用选定的数据挖掘方法,从数据中提取用户需要的知识。数据挖掘常用的分析方法有:关联分析、序列模式分析、分类分析和聚类分析。在本项目的实施中主要采用了统计分析方法、决策树方法、神经网络方法、遗传算法和可视化技术等。
解释评估是根据最终用户的决策目的对提取的知识进行分析,把最有价值的信息区分出来,提交给用户。 在这个过程中,不仅要把知识以能被人理解的方式表达出来,还要对其进行有效性评价,如果不能满足用户要求,则应重复上述数据挖掘过程。
2.2模式识别模型[10]
在数据挖掘中有大量的模式识别模型处理。模式识别模型由预处理、指标计算、参数选择、类型识别与解释、规则挖掘等子模块组成,模块组合见图3。图中箭头表示模型计算数据流。初始数据集为原始负荷采集数据,参数选择模块包含算法及其参数的人工选择,在模型各子模块中采用了失真数据识别与修正、 数据归一化处理、数据降维与可视化聚类、聚类评判指标等算法。
2.3交叠空间的数据提取
主动配电网中对象属性规模庞大,有宏观的全网负载水平,也有微观的设备控制参数增益。因此在主动配电网的全景信息展示系统中不仅需要考虑与现象相关的所有影响因素(描述属性),同时也需要构建全属性维度的描述空间,掌握其属性的空间分布特性。采用m维属性空间描述n维系统,其中m<n。交叠空间[11]的数据提取思路主要包括:
1)辅助调度员或监控系统对电网运行状态进行多指标联合观测,如果系统运行在交叠空间中,即发出预警信号,并提供危险程度信息和离开交叠空间的安全引导策略,在紧急情况下快速调整系统状态点到安全空间区域。
2)发现新的有效的安全控制手段,以有效降低交叠空间在描述空间中所占比例为目标,扩展或改进描述空间的属性集,将新的属性集作为控制对象植入自动控制装置,减小系统状态点落入交叠空间进而使事件不可判定的概率。
3)结合其他数学工具提出新的分析方法和控制技术。交叠空间的应用思路流程图见图4,展示了电力系统交叠空间的应用思路。
2.4模式识别模型接口
数据挖掘是一个利用各种分析方法和分析工具在大规模海量数据中建立模型和发现数据间关系的过程,这些模型和关系可以用来做出决策和预测。支持大规模数据分析的方法和过程,选择或者建立一种适合数据挖掘应用的数据环境是数据挖掘的重要前提。各类模型的数据接口是一项重要的工作。基于模式识别组合模型算法流程与接口的流程见图5。
3工程实例
在主动配电网全景信息展示系统中接入配电管理信息系统,包括配电自动化系统、调度自动化系统、电网气象信息系统、电能质量监测管理系统、 生产管理系统、地理信息系统、用电信息采集系统、配电变压器负荷监测系统、负荷控制系统、营销业务管理系统、ERP系统、95598客服系统、经济社会类数据等数据源。它包含了大量的半结构化 /非结构化数据,其信息服务支撑体系见图6。
根据实际需求形成的主动配电网全景信息展示系统的指标体系见图7,其中的电量分解指标效果见图8。
4结语
随着主动配电网的发展,需要集成各分散系统的信息,规范数据类型,有效的数据挖掘能对不同类型、不同型号、不同状态的设备进行故障发生的预测分析,能对电网的运行数据指标体系进行分析,从而为电网运检的预防性防护措施提供支撑, 为电网安全运行、智能电网自愈提供保障。