VRP模型范文

VRP模型范文（精选7篇）

VRP模型 第1篇

不管是在虚拟现实的学习中还是实际应用中,很多使用3Ds Max制作模型,并且需要在VRP中进行交互设计的设计者都会在模型导出的时候遇到或多或少的问题。文章将会对这些问题进行详细的阐述,并通过自身经验以及学习所得对问题给出详细的解决办法,希望能对遇到类似问题的人起到一定的帮助。

1 Max-for-VRP导出插件简介

Max-for-VRP导出插件共具有导出、快速预览、设置、工具、导出骨骼动画、运行VRP编辑器、在线帮助等七个功能模块,在用户创建完三维场景后,如需在VRP软件中对模型进行编辑,无论是静态的模型,还是动态的模型,都将通过VRP-for-Max导出插件面板中的[导出]按钮对其进行导出操作。

2 模型导出分类

2.1 静态模型导出

模型导出分为静态模型导出和动态模型导出两种,其中静态模型导出又分为部分和全部两种:一般部分静态模型导出适用于大型虚拟现实场景的制作,在这种场景制作的后期处理时,通常会对场景进行分批烘焙,然后进行分批导出处理。此时,对静态模型进行的部分导出就是部分静态模型导出处理。而通常在我们进行小型虚拟现实场景处理时,用户可以将整个场景的静态模型都烘焙完成之后,再一次性地进行导出,我们称这种导出叫做全部静态模型导出。

2.2 动态模型导出

动态模型与静态模型不同,简单的烘焙导出会使动态模型失去原本的“活力”,为了在场景中能购继续浏览到模型的动态效果,用户需在导出前及导出时根据动画效果对模型进行一系列的操作。

VRP支持3Ds Max中的“刚体动画”、“路径动画”、“路径变形动画”及“骨骼动画”等动态模型的导入。每种动画的导入都需要有不同的操作行为,下面以骨骼动画的导出操作为例进行简要介绍。

2.3 骨骼动画动态模型导出举例

骨骼动画中,模型具有互相连接的“骨骼”组成的骨架结构,通过改变骨骼的朝向和位置来为模型生成动画。

用户在对“骨骼动画”模型进行导出时,只需要以下简单几步:

(1)选中[导出骨骼动画..]按钮并单击;(2)在弹出的[另存为]对话框中为骨骼动画命名并存储;(3)在弹出的[中视典骨骼动画导出插件]对话框中单击[确定]执行骨骼动画的导出即可。

3 问题及解决办法

很多用户对已经建好的模型进行导出操作的时候并不是一帆风顺的,经常会出现各种各样的错误提示或者是进入到VRP编辑器中发现很多物体都发生了变化,下面将会针对经常出现的几种错误提示给出具体的解决办法,也会针对VRP场景中经常出现的不一致现象给出改正措施。

3.1 错误提示

3.1.1 错误提示:Surface11->No face in this mesh!

解决办法:首先,用户可以使用快捷键H进行名称快速选择,准确定位到名称为Surface11的模型上,然后再使用右键或者是键盘上的Delete键删除该模型。用户可以采用同样办法对其他类似错误进行改正。用户还可以直接进入到工具图标栏查看所有物体,直接将所有提示该类错误的物体同时选上并删除。这样,类似的错误提示就不会在出现了。

3.1.2 错误提示:

在不进行t Baker的情况下,VRP不能处理Multi/Sub-Object类型材质。解决方法:针对这种问题有两种解决办法,其中一种是改变材质类型,不使用Multi/Sub-Object类型材质,而是采用VRP可识别的材质,例如建筑材质、Standard材质、高级光材质等等。另一解决办法是将使用该种材质的模型进行Complete Map方式的t Baker。同样的错误均适用于此种解决办法,用户还可以将具有此类问题的模型同时选中并进行修改。

3.1.3 错误提示:

该模型所使用的第1号Map Channel没有初始化,请给该Map Channel指定正确的UV坐标。

解决办法:首先,用户可以使用快捷键H进行名称快速选择,准确定位到问题模型上,然后为其添加一个UVW Mapping贴图坐标,这样就可以轻松解决此类问题。用户可以采用同样的方法为导出插件中提示相同错误的模型都添加一个正确的UVW Mapping贴图坐标。

3.2 VRP场景差错

3.2.1 我们在制作模型场景时,很多时候需要应用到镜像操作,例如一个左右对称的公园、一件衣服、一只正坐的小狗等等。但是如果我们不对镜像后的物体进行处理,在我们将3Ds Max里做的的模型或者动画物体导入到VRP里后会发现很多镜像模型已经不在原来的地方,甚至有时还会出现烘焙贴图错误等情况。

解决办法:具体解决办法分为以下四个步骤:(1)对镜像物体添加Reset XForm命令。首先,解开镜像后的门组,分别选择镜像物体,并在Utilities里选择一个Reset XForm命令。(2)添加Normal编辑器。分别给添加了Reset XForm命令的物体添加一个Normal编辑器,将反转了的法线再反转过来。(3)对动画模型重新成组。编辑完后,再将右边的门重新成组,重新设置开门动画。(4)再次导出镜像物体。再次将编辑好的门导入VRP中,切换到播放状态下预览,就会发现模型变得一切正常。

3.2.2 有时用户将3D模型导到VRP中的时候,虽然在错误提示中不会提示,但是在VRP中会发现原本的很多贴图都不见了,都是灰色的。

解决办法:(1)首先用户可以检查贴图的格式是否正确,例如做人物贴图的时候,需要使用特定的.png格式的图片。(2)用户还可以将场景中的3D模型用到的贴图直接导入VRP中,然后在VRP中直接对模型进行贴图。

3.2.3 根据现实情况,在有光线照射的情况下,物体是应该有阴影的。但是有时用户在3D场景中加设的灯光效果后,导入到VRP中阴影效果会消失不见。

解决办法:用户在导入到VRP之前没有对灯光进行烘焙,所以在VRP中的物体看起来都是一样的灯光效果,没有阴影,不够真实。用户如果想使VRP场景看起来更真实,那么可以在模型导出之前进行烘焙。

4 结束语

虚拟现实是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机技术,越来越多的人对它产生了浓厚的兴趣。要达到一种沉浸式的、实时的虚拟效果,有很多软件及设备可以使用及搭配。本文主要讲述了使用3Ds Max进行模型创建,使用VRP进行交互设置的简单虚拟场景创建过程中,可能会出现的一些问题及解决办法,旨在为广大用户提供一些帮助,并希望能够究及解决很多文中没有列出的问题,为用户带来更多的帮助。

摘要：近年来,“三维立体”受到了各界的广泛关注和追捧,电影里的怪兽和变异人/商家产品的三维演示以及教育界的虚拟教程,无一不展示着三维立体与虚拟交互的魅力。在一个使用3Ds Max构建模型、使用VR-Platform(简称VRP)对模型添加虚拟操作的简单虚拟场景中,Max-for-VRP导出插件起着重要的桥梁作用。但是在Max-for-VRP导出插件的应用中,使用者经常会遇到会多或少的问题,以致无法继续向下进行。文章首先对Max-for-VRP导出插件做出简要介绍为例,之后会根据具体应用中所遇到的问题进行阐述及详细解答。

关键词：三维立体,虚拟交互,Max-for-VRP,模型导出

参考文献

[1]司占军,李文霞,等.简述虚拟现实技术[J].电脑知识与技术,2013年08期.

[2]毛毅静.虚拟现实的视觉文化意涵[J].现代远距离教育,2013年01期.

[3]江能兴,周淦淼,等.基于3DSMAX的三维模型的优化研究[J].计算机与数字工程,2012年04期.

[4]颜颖.基于3dmax和VRP的虚拟现实研究[J].石家庄铁路职业技术学院学报,2012年04期.

遗传算法在VRP问题中的应用 第2篇

物流配送车辆优化调度问题于1959年由Dantzig和Ramser提出, 国外一般称之为Vehicle Routing Problem (VRP) [1]。车辆调度问题是指为服务于已知的一组顾客的一个车队, 设计一组开始和结束于一个中心出发点的最小费用路径。每个顾客只能被服务一次, 而且一个车辆服务的顾客数不能超过它的能力。VRP已被证明是一个NP问题。

VRP问题的研究起步较早, 求解方法也非常丰富, 基本上可以分为精确算法和启发式算法两大类[2]。由于VRP问题是强NP难题, 高效的精确算法存在的可能性不大, 所以寻找近似算法是必要和现实的, 本论文在建设物流配送体系、改进遗传算法的应用等方面进行了新的探索与尝试, 主要工作在于:

(1) 将改进遗传算法应用于物流配送优化中实际问题的求解, 并采用计算机语言完成对其算法的实现;

(2) 通过实证分析, 改进遗传算法用于物流配送优化的效果。

1 问题描述

典型的VRP问题可以描述为:从某物流中心用多台配送车辆向多个客户送货, 每个客户的位置和货物需求量一定, 每辆配送车辆的载重量一定, 其一次配送的最大行驶距离一定, 要求合理安排车辆配送路线, 使目标函数得到优化。

城市配送车辆调度描述为:存在一个配送中心, 拥有K辆容量为Qkk=, 1, 2, …, K, 的配送车辆, 现有n个客户需要服务, 以1, 2, …, n表示, 已知客户i的需求量为gii=, 1, 2, …, n, , 且0<gi≤Qkk=, 1, 2, …, K, , 求满足货运要求的成本 (行驶里程、工作时间、运行成本等目标函数) 最小的车辆行驶线路。为构造数学模型方便, 将配送中心编号为0, 客户点编号为1, …, n, 客户点及配送中心均以点i i=, 0, 1, …, n, 来表示, 并定义变量如下:

则车辆优化调度模型如下:

模型中, cij表示从客户i点到客户j点的费用, 根据具体实际情况确定, 可同时考虑车辆数和运行费用:

(1) 当i为配送中心时, 包括固定费用和运行费用:c0j=c0+c1t0j, j=1, 2, …, n;

(2) 当i为客户点时, 只有运行费用:cij=c1tij, i=1, 2, …, n, j=0, 1, …, n。

式中, c1为相对于运行时间的费用系数;tij为客户点之间运行时间;c0为车辆的固定费用, 即增加一辆车的费用。减小c0的值将会使车辆数增多, 而线路长度缩短。若令c1=0, c0>0, 则模型目标是使用的车辆数最小。

2 扫描法和遗传算法介绍

制定从一个物流中心向多个用户运送货物的配送计划时, 必须考虑每辆车的运载能力和行驶距离及时间等的限制。扫描法是一种能较好地解决配送路线问题的方法。

遗传算法最早由美国密切根大学 (Michigan) 的Holland教授提出, 主要特点是群体搜索策略和群体 (population) 中个体 (individual) 之间的信息交换。它实际上是模拟由个体组成的群体的整体学习过程, 其中每个个体对应研究问题的一个解。

鉴于以上算法的特点, 本文将扫描法和遗传算法结合以来, 将VRP问题转换为TSP问题求解, 并且对传统的遗传算法进行改进。

3 算法的设计

{输入车辆调度问题的己知条件:

输入运行参数, 如群体规模N, 终止进化代数T和最优染色体保留代数N, 交叉概率pc, 变异概率pm, 执行变异操作时的基因换位次数J, 对不可行路径的惩罚权重Pw等;

采用扫描法进行配送线路分区, 确定每个客户点属于哪辆车, 车辆编号为1-m;

While i, ≤m, do

随机产生初始化群体P, 0, , 当前进化代数t=0;

计算P, 0, 中每个个体的适应度;

while t<, 指定进化终止代数T, do

{将本代中适应度最高的个体复制一个, 直接进入到新群体P t+, 1, 中;

根据本代个体的适应度, 计算群体内每个个体的选择概率pi;然后根据轮盘赌方式选择染色体复制到新群体P t+!1", 使新群体的规模为N;

根据选择概率pc, 从P t+!1"中随机生成两条染色体作父代, 交叉操作生成两条新染色体, 计算四条染色体适应度, 保留两条最优染色体在P t+!1"中;

根据选择概率pm, 从P t+!1"中随机生成一条染色体作父代, 变异操作生成新染色体, 计算父代和子代染色体适应度, 保留最优染色体在P t+!1"中;

计算P t+!1"中每个个体的适应度和成本;

输出最优染色体的编码和染色体的成本;

计算并输出各辆车最优染色体的成本和。

}

4 仿真实验

实验:现假设有n个货物需求点和一个为这些需求点提供货物的配送中心, 配送中心有m辆汽车用于各需求点的货物配送, 每辆车的载重量皆为定值, 假设车辆的容量为10 000, 每个客户的需求为0~10 000/7的一个随机数。

通过实验遗传算法和节约型算法的比较 (如表1所示) , 可知:

(1) 采用首先扫描后遗传算法进行配送路径优化, 随客户点的增加, 计算时间有所增加, 但是时间变化近似线性变化, 而节约型的算法, 随客户点的增加, 计算时间呈几何级增长, 当客户点在一千个左右的时候, 运行时间超过半个小时;

(2) 通过试验可以得出这样的结论:若车的容量一定, 使每辆车配送的客户点一定, 增加客户点的个数对程序运行时间影响不是很大。但是若每辆车的配送点增加, 这样程序的运行时间会显著增加, 当每辆车的客户点超过500时, 程序在十分钟内运行不出结果。对于单车来讲, 采用此算法最适合的配送点在!10, 200"区间;

(3) 采用不同的交叉和变异对于程序的收敛速度以及程序的准确性有很大的影响;对于不同规模的线路优化问题, 应当选取不同的参数值。

5 结论

遗传算法与传统的算法相比的优越性有: (1) 遗传算法能以很大的概率找到问题的最有解, 遗传算法具有并行性, 能有效地处理大规模的优化问题。 (2) 遗传算法的结构是开放式的, 与问题本身无关, 所以容易和其他的算法相结合, 共同得到性能更好的混合算法。

摘要：配送是物流系统中一个直接与消费者相连的重要环节, 对配送系统进行优化, 可以提高物流经济效益、实现物流科学化, 因此配送系统的优化问题显得尤为重要。进行配送系统优化, 主要是配送车辆调度的优化。文章在全面分析研究物流配送业务特点的基础上, 针对配送中的核心问题——车辆调度优化问题进行了深入的研究, 建立了单源点物流配送车辆调度优化问题的数学模型, 并运用遗传算法对其进行求解, 仿真实例证明了该方法的有效性。

关键词：物流配送,车辆调度,遗传算法

参考文献

[1]Dantzig G., Ramser J.The Truck Dispatching Problem[J].Management Sci, 1959 (6) :80-91.

基于VRP平台的重型机床展示设计 第3篇

1.1 虚拟现实的定义

虚拟现实 (VR) 是利用计算机图形学技术模拟产生一个三维空间的虚拟世界, 它是对真实的客观世界进行模拟再现;用户利用相应的设备和技术与其进行交互, 并模拟现实世界产生相应的效果, 让用户产生一种身临其境的感觉。虚拟现实起源于上世纪80年代, 属于一个新型的领域, 它能够模拟出近似于人的视觉、听觉、触觉等感知能力。由于虚拟现实具有沉浸性, 能让人能够沉浸于整个虚拟环境中, 达到一种最真实的效果, 从而提高人对产品的认识能力, 促进人与环境之间更好的交流。

1.2 VR P的技术特点

VRP (Virtual-Reality-Platform) 是一个国产的虚拟显示开发平台, 通俗易懂, 比较容易掌握, 其功能也比较强大, VRP动态贴图编辑器、脚本查看器、播放器。

VRP拥有强大的功能, 主要有以下几个特点:第一, VRP具有较强的3D显示功能, 同时支持各种格式动画的导出与导进。第二, VRP能够模拟高效的碰撞试验, 还能够利用各种相机, 对场景进行全方位的观察。第三, VRP能够将3D模型导入VRP进行交互设计, 同时也生成独立的Exe独立可执行文件, 便于发布与交流。

2 重型机床在VRP平台上的设计思路

2.1 重型机床的开发特点

重型机床相较于其他产品而言, 有批量小、形体大、加工困难等特点, 其实施和虚拟场景的构建过程中涉及的数据量大, 所用各种软件之间的相互关联以及格式的转换会是任务量大且较为繁琐的工作。我们不可能把每一个零件的尺寸都测量出来, 这不仅仅是工作量大, 更避免不了相应的测量误差。因此重型机床虽然是产品, 但由于其这一特殊性, 与普通产品的开发又有着细微的差别。

2.2 VR P平台上的设计思路

产品的开发需要创新, 但是创新并非创造, 任何一个产品的开发都不可能是凭空设想出来的。往往是在旧款产品的基础之上进行的改良设计, 虚拟产品的开发设计也是如此。产品的开发都会遵循一定的设计流程, 虚拟产品的设计流程开发如下:

3 重型机床是实现过程

3.1 3D模型的建立

3D模型的数据比例大部分来自于实际数据, 一般采用摄像法与实际测量法相结合来获取准确的数据与比例, 然后根据这些数据比例进行3D模型。建模的过程中, 应该注意尽量减少其实体的面数, 这样可以提高烘焙的速度。

3.2 模型材质的添加与烘焙

3D模型建立完成后, 根据其实际情况进行材质贴图与灯光模拟。灯光模拟就是为了获得更真实的环境, 其过程应该注意按照太阳光环境光辅助光的先后顺序。最后进行烘焙, 烘焙的目的就是在删除灯光的时候, 模型仍然具有很强的材质感。

3.3 模型的导入与场景后期制作

将烘焙后的3D模型导出为VRP文件, 并在VRP编辑器中打开, 对其模型进行检查、修正。第一步:通过对真实模型的仔细观察检查场景是否有瑕疵。第二步:在VRP中对材质进行后期处理。第三步:打开“反射贴图”面板, 启用反射贴图, 并单击贴图通道。第四步:同理对场景中的其他材质进行同样的设置。

模型检查完成后开始后期制作, 根据设计的要求, 如颜色变化、声音的插入、相机的行走等, 进行一个后期的制作。重型机床的虚拟效果图如图二:

3.4 重型机床的导出与发布

重型机床虚拟场景制作完成后, 为了方便设计师与客户之间的交流, 可以讲虚拟场景导出成独立的exe执行文件, 这样可以实现对数据的实时交互。测试完毕后, 如果没有问题, 也可以导入到web网页中进行交流。

4 总结

虚拟现实技术在重型机床运用有着重大意义, 可以使用户在真实的重型机床在正式发行之前, 提前体验该产品的各项功能和性能, 为设计师收集到用户对产品的意见和建议。同时它增强重型机床设计的直观性缩短重型机床的设计流程, 提高设计效率降低重型机床生产成本, 提高竞争力, 在今后的产品开发过程中能够发挥举足轻重的作用。

参考文献

[1]邢宝艳, 张少.基于3D和VR P技术的滑模仿真系统设计与应用[M].系统软件与软件工程, 2010.

VRP模型 第4篇

目前,我国传统课堂教学的不足主要体现在:课堂教学环节老套,课程讲解枯燥与现实脱节,造成学生知识掌握较少;学生参与度低,整个课堂通常完全由教师控制调配时间,学生无法很好地参与到教师设定的教学环节中, 难以实现师生、生生间的充分交互与反馈;扩展补充较少, 学生的知识层面还大多局限于课本,课外拓展知识少,只能应付日常考试,这使得学生的发展受到较大限制。三维学习课件以其交互性和沉浸性缩短了学生与所学内容的距离,让学生更好地与学习内容进行交互,为学生学习知识提供了良好帮助。

1虚拟现实技术与三维学习课件

1.1虚拟现实技术

虚拟现实(Virtual Reality,VR)是由计算机和多媒体技术结合而产生的一种具有交互性、沉浸性、想象性的技术,能够逼真地模拟人在某种环境中的视、听、动等人机交互方式,使用者能够及时、没有限制地观察三维空间内的事物[1,2]。虚拟现实在教育领域的应用,改变了传统“以教促学”的学习方式,营造了“自主学习”氛围,使学习者可以通过与信息环境的交互作用学习到知识与技能,同时也促进了教育技术的发展。

1.2三维学习课件

三维学习型课件是基于虚拟现实技术的一种三维学习空间,它拓展了二维课件的交互性,使学习者能够身临其境地感受学习氛围,自主掌握学习知识,培养自主学习能力,提升学习效率。同时,三维学习课件以节省成本、规避风险、打破时空限制等特性而得到迅速发展,并应用于教学中。

2三维课件总体设计

2.1场景构建

根据课程需要,选取合适内容并构建场景。在三维学习课件场景构建中,应用3Ds Max的操作步骤一般包括模型制作、UV处理、贴图材质处理等环节[3],最终生成虚拟场景,如图1所示。

2.2交互功能设计

在三维学习课件构建的场景中,因为各部分的主题和学习内容不同,学习者需要知道自己现在处于什么位置, 学习到哪个阶段,有时还需 要进行展 厅和学习 内容的切 换,因而要设置一个实时导航来帮助学习者找到自己的位置和明确学习主题[4]。在三维学习课件中,插入了许多关于学习内容的音频 文件,包括内容 讲解和背 景音乐两 部分。对于学习内容的讲解汇总,采用距离式触发的交互方式,学习者可以根据需求控制学习过程和多媒体的使用。

3课件开发流程和具体实现

3.1开发工具选取

(1)3Ds Max。3Ds Max(3DStudio Max )是由Autodesk公司出品的一款基于PC系统的三 维动画制 作和渲染软件,现阶段主要应用于游戏、广告、影视、三维动画、 多媒体制作、工业建筑设计等领域。Max具有基于PC系统的低配置要求、可供插件的安装、强大的动画角色制作能力、可堆叠的建模步骤等显著特点,具有良好的发展前景,并将朝智能化、多元化方向发展。

(2)VRP。VRP(Virtual Reality Platform)是由中视 典数字科技有限公司设计开发的一款面向三维美工的虚拟现实软件,在我国虚拟现实领域中应用较广。VRP具有适用性强、操作简单、功能强大、高度可视化等优势,广泛应用于城市规划、室内设计、旅游教学、工业仿真、地质灾害、道路桥梁设计等领域。

(3)Photoshop。Photoshop(Adobe Photoshop)是由Adobe公司出品的用于处理位图图像及图形的软件,被广泛用于界面设计、后期修饰、影像创意、平面设计、广告摄影等领域,支持图层技术,为处理贴图等图像效果提供了一个便捷途径。

(4)CrazyBump。CrazyBump主要用于调整贴图和导出贴图,CrazyBump可导出法线、置换、高光、OA贴图,在软件中也可对相应的参数进行调整,使导出的贴图更符合需求,从而达到简化和美化模型的效果。

(5)AutoCAD。AutoCAD(Auto Computer Aided Design)是由Autodesk公司开发的自动计算机辅助设计软件,操作较为简单,具有良好的适用性。AutoCAD具有完善的图形绘制功能、强大的图形编辑能力、可供二次开发、 较强的数据交换能力、多硬件设备支持、多操作平台等显著优势,被广泛应用于土木建筑、装饰装潢、城市规划、园林设计、机械设计、服装鞋帽、航天航空等领域。所用工具及功能如表1所示。

3.2场景构建

(1)建模。在模型构建过程中,主要用到的三维建模方法有:1多边形建模;2样条线建模;3基础几何体建模。在模型构建中,模型的制作方法不是唯一的,也不是一成不变的,需要根据具体情况使用相应的建模方法,以达到高效快速构建模型的目的。在构建主体建筑时,对于一些对称性模型,可先以1/4或1/2等建筑建 模后再对 称,进而完成整体模型的构建。前期模型整体构建完成后需要精简模型,删去重复面和闪烁面,同时删除冗余的点或线,以减轻后期交互引擎的负担,使其顺畅运行。

(2)UV处理。对于模型的UV处理主要用到两个修改器:UVW贴图和UVW展开。为提高贴 图的利用 效率,在UVW展开修改器中,相同贴图通道的UV要求纹理相同的模型面UV最大限度的重叠。同时要使展开的UV具有调理性,相同大小、纹理的面可进行重合对齐,纹理复杂的面可以适当增大其在整张UVW贴图中所占面积,相反,纹理简单、单一的面可以缩小其在UVW贴图中所占面积,然后使展开的面紧凑排列在UV框中,从而使绘制的贴图能够充分表现模型的纹理。将展好的UVW贴图以图片的形式导出,导出格式为PNG。UVW贴图指利用UVW坐标定位贴图的位置和平铺数量,用长、宽、高调整贴图大小,从而达到使用一张贴图即可贴大块面积的纹理,如地板、天花板、草地等都可以使用UVW贴图修改器。以《文字的起源与发展》历史课件 为例,其主建筑 的UVW展开贴图如图2所示。

(3)贴图。贴图是物体表面的纹理,利用贴图可以在不增加模型面数的情况下,表现出更多的细节,以增加模型质感,完善模型造型,使创建的三维场景更接近现实。 贴图的处理主要包括两部分:绘制贴图和烘焙贴图。绘制贴图在Photoshop中进行,将UVW展开贴图 导出后,在Photoshop中打开,以其边框 线为基准 绘制相应 的纹理, 将绘制好的漫反射贴图保存成PSD格式文件后,在UVW展开面板中拾取纹 理,根据实际 情况对UV进行细微 调整。烘焙贴图在CrazyBump中完成,根据在Photoshop中处理好的漫反射贴图,在CrazyBump中调整相应的参数, 生成法线贴图、高光贴图等。该课件的漫反射贴图如图3所示。

(4)材质。场景模型构建所用材质主要为标准材质, 此外也用到玻璃材质等具有反射效果的材质。将贴图绘制好后,在3Ds Max材质编辑器中选择一个空白材质球, 材质将用CrazyBump导出的高光、置换等贴 图赋给对 应部分的材质贴图。需要注意的是,导出的法线贴图需要赋给材质编辑器的凹凸贴图,以模拟真实场景材质的凹凸效果。玻璃类的材质需要调节反射值或直接使用Architectural(建筑)材质中的“玻璃—半透明”模板,调节相应 参数。

3.3交互功能实现

将在3Ds Max中制作的模型导入到VRP中需要注 意的是,在导出模型前 要对其进 行分组和 组合以避 免在VRP中出现场景模型分布散乱而且部分分离的现象。同时,在导入过程中需要对贴图进行控制和调整,否则会出现贴图无法显示的情况,对于此问题的解决办法为:1在烘焙贴图时检查是否有重名的模型;2检查模型是否存在破面、重面现象;3烘焙前用层来管理物体,将需要烘焙和不需要烘焙的物体放置到不同的层中;4将多维材质一次性打散成标准材质;5在VRP中重新加载、替换贴图;6烘焙好贴图后在Photoshop中改变色相、饱和度等以匹配颜色,调整锐化、曲线等命令增强贴图色调的明暗对比,或在VRP中对贴图进行色彩调整。将该课件的Max主建筑场景导入VRP,效果如图4所示。

将在Max制作的场 景导入到VRP中时可以 使用Max中的VRP插件,此插件可以将场景中的模型及贴图保存成VRP场景文件或者直接导入到VRP中,但此插件只支持Max 2011及其以下版本,若使用高版本3Ds Max则需将其另存为合适版本,再使用插件导出模型即可。

在制作交互功能时首先要对课件包含内容进行教学设计,需要明确课程内容和把握整体课程进度,也要了解三维学习课件中不同模块对应的相关学习内容,然后才能进行交互设 计步骤[5]。 将赋过材 质的场景 整合后导 入VRP,进行交互功能设计,主要包括导航图设计、多媒体嵌入和视音频交互设计。

(1)导航图设计。导航图是对整个学习课件进行反馈与控制,对学习者的学习起着导向作用,能使初学者更快进入学习状态,帮助学习者学习课件内容。

在控制导航的过程中,学习者可以很清楚地知道自己当前正处于什么位置,并控制行走或将要行走的方向。导航图上有背景音乐、解说音量等控制按钮供学习者使用, 学习者可以根据导航图对自己的学习进度有一个整体把握。使用VRP中自带的抓图功能,抓图整个场景,并导入Photoshop,设置Alpha透明通道,同时要将其添加到新建的导航空间中。将在Max中获得的世界坐标X、Y的最值分别对应于VRP中导航图贴图左边的上下左右值,即可将导航图贴到VRP中加以使用。

(2)多媒体嵌入。在VRP中,多媒体的嵌入主要有两种方式:内部嵌入和 外部链接。内部嵌入 方式主要 通过ATX贴图、Flash控件和渲染到贴图3种方式,将视频媒体嵌入到VRP中,可以加载到三维模型上也可以加载到界面元素上。外部链接则需要使用脚本控制,在“视频”按钮上添加“脚本文件”中的“打开任意文件”脚本,再选择所要链接到课件中的视频。外部链接式的多媒体嵌入在播放时需要加载外部组件以实现视频播放。音频媒体的控制均采用内部嵌入方式,添加“音频”相应脚本,进而实现对音频的播放控制。

(3)视音频交互设计。视频主要是关于部分学习知识和文字学习背景的讲解。通过直观、高效的视频学习,学习者可以快速掌握所观看的知识,同时配合三维学习课件主建筑内部相关场景或物件,学习者对所学内容会有更深刻的印象,从而促进学习者二次记忆。音频分为背景音乐和解说词两部分,解说词主要是对一些不适合用视频呈现或内容不精炼的学习内容的呈现,学生可以根据需要自行实现背景音乐的播放及音量控制。

视音频交互均采用距离式触发交互方式,距离式触发交互方式即当学习者进入到设定的距离范围内时,系统自动触发系统设置的内容,三维学习课件中有讲解学习内容的视频或音频,当学习者退出设定的交互范围时,系统自动识别,停止先前触发内容即视音频的播放。

4课件测试

整体调整好交互功能后,即可通过VRP进行发布,发布文件为EXE格式,可以脱离VRP的开发环境独立运行。

测试环节主要分两 部分:开发人员 测试和学 习者测试。开发人员测试内容主要是对场景漫游和交互功能的测试。由于开发人员把握了整个三维学习课件的场景构建和学习内容的交互,因而可以运行课件以检测场景运行是否正常或交互是否实现,并及时进行调整。

测试调整后,则需要学习者对课件进行测试,包括对教学内容、学习过程、学习效果的测试。因学习者对三维课件各方面的功能处于未知状态,这样更能体现学习课件的效果,学习者通过课件的学习可以了解并掌握该部分知识,同时也能发现课件中的不足,并反馈给开发人员,再进行修改、完善。

5结语

三维学习课件因其可视化、直观化、形象化等特点使其在学习过程中的作用日益显著,因而开发三维学习课件的重要性也愈加凸显。本文开发的三维学习型课件对文字起源与发展方面的知识加以有效整合,为学习者提供了良好的基于学习内容的学习环境,使学习者能够更高效地投入学习,并快速地掌握相应知识。

三维学习课件作为虚拟现实在教育领域应用的一类产品,对提高学习者兴趣、增强学习者学习的趣味性及自主性等起着积极作用。其在三维场景中的互动演示弥补了二维课件,扩大了知识容量,增强了学习者的学习技能, 值得深入研究。

摘要：随着信息技术的不断发展,虚拟现实技术被广泛应用于军事、医学、娱乐、教育等领域。三维学习课件作为虚拟现实技术在教育领域的应用典范,以其数字化、可视化等特征得到人们的持续关注。使用VRP和3Ds Max等工具,设计和开发三维学习型课件,具体介绍了其详细过程及相关技术问题,并以《文字的起源与发展》历史课件开发为例,展示了三维学习课件在自主学习中的应用优势。

关键词：虚拟现实,三维课件,VRP,3Ds Max

参考文献

[1]毛毅静.虚拟现实的视觉文化意涵[J].现代远距离教育,2013(1):8-13.

[2]高义栋,李曼曼.基于UDK引擎的图书馆虚拟漫游系统的设计与实现[J].现代教育技术,2013(10):121-126.

[3]夏蕾.3Ds Max在城市虚拟现实建模中的应用[J].电子测试,2013(10):126-128.

[4]高义栋,杨小飞.虚拟导游实训系统中交互功能的设计与实现——以《比干庙导游实训VR教学平台》为例[J].现代教育技术,2013(5):117-121.

VRP模型 第5篇

虚拟矿井利用3DSMAX软件, 对井下环境进行建模和渲染, 并借助于VR技术的高度真实感和沉浸感, 使用户获得更真实, 生动的体验。虚拟矿井的使用, 高度还原井下环境的同时, 使培训费用大大降低, 培训安全系数大大提高。

1 系统概述

虚拟学习环境虚拟现实技术能够为学生提供生动、逼真的学习环境针对矿山行业可以建造采煤机、采煤工作面、运输方式演示动画、避难峒室等可以加速和巩固学生学习知识。创造更多学习方法, 多元化学习模式, 虚拟矿井利用虚拟现实技术可以建立井下各种环境条件, 井下矿井灾害现场模型, 拥有比现场更加丰富内容的优势。

漫游功能是通过本平台学习的主要功能, 为了方便大家学习。结合煤矿的真实环境和工作方式制定出了自行行走的井下线路和地面线路, 漫游过程中学生可以很准确真实的看到工人上下井情况, 并且在漫游中触发问题按钮弹出详细的设备工具说明和安全注意事项陪以解说和照片帮助学生理解学习。

交互功能是平台的一大优势, 这一功能最大的特点是学生可以自由地在开发平台环境下交互学习, 上帝视角是这一操作方式的一大特点, 学生可以方便地到它想到的任何地方, 在移动过程中重点位置同样有触发问题按钮, 详细的设备工具说明和安全注意事项、解说和照片。这些功能还可以激发学生学习兴趣, 引导学生在发现中学习, 游戏中学习、提高学生学习效率。

2 关键技术

2.1 建模

在建模过程中, 为避免发生内存不足或者处理器占用过高的情况, 可以将井上和井下部分分开制作, 后期导入进VRP的过程中再合并为一个整体。

考虑到电脑硬件的限制和VRP的实时性要求, 在建模中应遵循一个原则:在能够保证视觉对象不失真的前提下, 尽量用最简单的模型来表达最丰富的内容。后期用贴图和灯光配合, 达到预期效果。

对于静态模型, 将模型进行分解, 直至最小单元, 然后根据最小单元的外轮廓, 用点、线、多边形等进行建模。

在矿井系统中, 往往需要涉及运动的系统, 如综采工作面的三机配套系统。综采工作面用采煤机来实现落煤和装煤, 刮板输送机运煤, 自移式液压支架支护顶板。在制作采煤机系列动画的时候要用到3DS MAX中的“曲线编辑器”及“动画控制器”来设置割煤机的各个部件的刚体动画关键帧, 如图1所示。

2.2 烘焙

完成模型的创建后, 需要为模型赋予材质, 使其具有真实的质感。为了使得搭建好的虚拟场景有真实的光影效果, 在3DSMAX场景中添加灯光工具, 调整灯光的各项参数, 并最终渲染烘焙场景模型, 来达到预期的真实的灯光效果。

烘焙纹理的大小直接影响最终效果。但纹理过大, 对计算机系统资源的消耗也就越大, 渲染速度会相对变得很慢。因此, 对于文中这种复杂的场景, 需要有计划地进行烘焙设置, 即表面积比较大的、多边形面复杂的优先考虑使用较大的纹理尺寸, 次要的物体可以适当地降低烘焙时的纹理尺寸。这样既可节约有限的系统资源, 同时还能获得高质高效的烘焙结果。

烘焙贴图时, 当物体多边形既复杂又非常细小时, 总是不可避免的会产生一些过小的簇, 这些簇在烘焙时常常造成最终的黑块和黑斑。可通过下述手工调节方式解决这一问题:选择需要修改的物体, 进入修改命令面板, 编辑Automatic Flatten UVs堆栈。要注意的是, 修改完后回到Render To Texture面板, 不能再改动Automatic Unwrap Mapping栏中的任何参数, 或者将其先关闭后再进行烘焙, 否则烘焙工具会重新对物体进行自动平铺, 造成手动调节失效。

2.3 在VRP平台中生成可执行文件

当场景在3DSMAX中搭建完成并烘焙之后, 即可把整个场景导入进VRP编辑器中进行下一步的编辑制作。

模型导入进VRP编辑器后需要根据实际情况来判断模型在VRP空间中的物理碰撞属性、动态光照的开启状况等。

在场景模型设置好属性之后, 可以开始录制动画相机路径。

当搭建好的虚拟场景调试完成后, 即可在VRP编辑器支持直接生成EXE可执行程序或者发布为VRPIE文件, 以便发布到网络上共享使用。VRP编辑器生成的EXE可执行程序自带系统播放器, 可以在任何平台的WINDOWS系统上直接运行。

3 结论

随着计算机技术的迅速发展, 基于3DSMAX2010和VRP的虚拟现实的技术为煤矿安全培训提供了一种非常有效的手段。采用该技术开发的矿井虚拟仿真系统具有高仿真性、交互性和易实现等特点, 并能极大地提高煤矿培训及实验教学的效果, 减少煤矿培训新工人及学校培训实习生的成本, 保证了培训教学的安全及便捷性。本系统在应用学院投入使用一年来, 基本达到了教学目标。可以预见, 虚拟现实技术在煤矿领域的应用将会越来越广泛。

摘要：虚拟现实技术是由计算机生成虚拟场景, 并在虚拟场景中使用各式各样的专用设备, 从而实现用户与虚拟场景流畅地、无阻碍地进行漫游和交互的技术。本系统以C#语言为平台, 利用3DSMAX对山东某矿地面和井下设施进行三维建模, 逼真地模拟了井下复杂的作业环境, 为煤炭安全教学和培训开辟了新途径。目前该系统已在中国矿业大学应用技术学院实验中心得到应用, 并受到广大师生的一致好评。

关键词：三维建模,虚拟现实,3DSMAX,教学,矿井

参考文献

[1]郭巍.信息与电脑 (理论版) [J].中国学术期刊 (光盘版) 电子杂志社, 2010, 05.

[2]李芸.虚拟矿井三维可视化系统的研究与实现[D].太原理工大学, 2014.

[3]冯硕.三维虚拟建模技术和仿真技术在虚拟矿井生产中的应用[J].自动化与仪器仪表, 2012, 05.

VRP模型 第6篇

1.1 问题的描述

本文所要研究的是多车型、单一配送中心、多个客户点、带有软时间窗的车辆路径问题。所要达到的目标是:总成本最小, 车辆数目最少。

为了方便起见, 将车场编号为0, 任务编号为1, 2, …, L, 任务及车场均以点i (i=0, 1, …, L) 来表示。以Qk表示车辆k的装载能力, tij为从i到j的行驶时间, cij为从i到j的行驶所花费的费用, di为客户i的需求量。Sik为第k辆车到达客户i的时间, Tik为第k辆车在客户i的卸货时间, c为汽车的固定费用。 (Ei, Li) 为客户i的时间窗口。E0为车从配送时间出发的时刻。xijk为第k辆车是否从i出发后开向j, 如果是, xijk=1, 否则为0。yik为客户i的任务是否由车辆k完成, 如果是, yik=1, 否则为0。zik为车辆k给客户点i的载货量。M表示惩罚系数。

1.2 模型的建立

(1) 表示目标函数, 由三部分组成:汽车的固定费用、可变费用和时间延误或者提前的惩罚; (2) , (3) 表示车辆从出发点出来完成任务后回到配送中心; (4) 表示每个客户至少被服务一次; (5) 表示客户需求量被满足; (6) 是车辆载重约束; (7) 是时间约束; (8) 是客户车辆唯一性约束。

2 算法原理及步骤

本文应用遗传算法来求解VRPTW问题, 有如下步骤:

2.1 设计染色体结构

首先要将问题解编码, 常用的是自然数编码。0表示配送中心, 1, 2, …, n表示需求点集合。

2.2 生成初始群体

Step1:随机给需求点排序。

Step2:采用贪婪算法, 从左到右计算, 若第一辆车装载容量大于前a个需求点的需求量之和, 且小于前a+1个客户需求量之和, 则得到第一辆车负责送货的需求点子串l“12…a”。

Step3:删去排序中的前a个物资需求点, 同样方法计算确定第二辆车的负责送货的物资需求点子串2“a+l a+2…b”。如此反复, 直到所有车辆和客户被安排完。

Step4:两子串间插入0后把所有子串连接, 再首尾加0就可以得到一条初始染色体。

Step5:重新给物资需求点随机排序, 按照相同步骤可以得到另一条染色体。反复计算操作, 直到染色体条数等于群体规模n时为止。

2.3 计算适应度

根据公式:

式中, fh表示染色体h的适应度函数, Zmin表示同代群体中最佳染色体的综合路权之和, Zh表示染色体h的综合路权之和。

2.4 复制算子

Stepl:计算每条染色体的适应度fh, h=1, 2, …, n。

Step2:按适应度大小给n条染色体排序, 复制适应度最大的染色体, 将其作为下一代群体中第一个染色体。

Step3:计算染色体选择概率wh:。

Step4:计算染色体累计概率uk:。

Step5:在0, Σ1Σ区间内产生均匀分布随机数R, 若R≤u1, 则复制父代群体中第一条染色体, 否则复制第k条染色体, 使得uk-1≤R≤uk成立k=, 2, …, n, 如此反复操作, 复制新的染色体, 直到符合群体规模为止。

2.5 交叉算子

在车辆路径问题里, 采用自然数编码, 为了防止交叉过程中产生过多无效染色体, 减弱对群体多样性的要求, 采用改进的部分匹配交叉 (PMX) 方法。任意选取两个父代染色体, 随机选取两个交叉点, 将每一个染色体的交叉段移到对方染色体的首部, 然后削去对方染色体的相同项得到子代个体。如:

交叉率pc:交叉率一般来说应该比较大, 0.4~0.99;推荐使用80%~95%, 选择概率表示了被选择的种群总体被交叉的概率。

交叉前随机次序, 再逐组交叉。

具体实施步骤过程说明如下所示:

分别将双亲1中的3, 4, 5, 6和双亲2中的6, 9, 2, 1为映射段, 在原始后代a中, 城市1, 2, 9重复, 城市3, 4和5却丢失了。同理, 在原始后代b中, 城市3, 4和5重复, 城市1, 2, 9丢失。根据确定的映射关系, 重复的城市3, 4和5分别被城市1, 2和9代替, 交换的子串保持不变。

初始双亲:

交换双亲的子串:

映射将后代合法化:

2.6 变异算子

由禁忌搜索算法来实现, 变异率本来非常小, 一般为5%以下, 变异率也由本来的很小变成足够大。

对于每一个染色体, 生成0, 1区间的随机数r, 如果r≤Pm (变异率) , 则对染色体进行TSM变异, 否则考虑下一个染色体。

2.7 终止条件

遗传算法的终止条件有两类常见条件:

(1) 采用设定最大 (遗传) 代数的方法, T:遗传运算终止进化代数, 取50~500;一般可设定为100代。

(2) 根据个体的差异来判断, 通过计算种群中基因多样性测度, 即所有基因位相似程度来进行控制。具体有以下几种方式:

①计算每代群体中染色体适应度的方差, 当方差小于ε时, 可认为算法收敛;

②计算每代群体适应度均值, 当均值与最佳染色体适应度的比值大于λ时, 可认为算法收敛;

③记录每代最佳染色体, 若某染色体连续保持最佳达到X代, 可终止算法。

3 结束语

顾客对时间的需求变得越来越重要, 作为物流配送方应当充分考虑时间性, 将时间因素加入到问题的模型之中, 运用现代启发式算法求解, 得出的结果更合理, 更符合实际。本文研究出了有时间窗车辆路径问题的模型和算法步骤, 在实际应用中有关此类问题可以用上述方法来求解。

摘要：顾客的需求越来越被关注, 时间要求变得越来越重要。文章基于此, 建立有时间约束的车辆路径问题模型, 并引入遗传算法, 纳入禁忌搜索, 来求解此车辆路径模型。

关键词：软时间窗,遗传算法,VRP

参考文献

[1]徐小勇.有时间约束的非满载车辆调度问题的启发式改进算法[J].商场现代化, 2009 (2) :137-138.

[2]杨爱梅.带软时间窗的车辆路径问题研究[D].合肥:合肥工业大学 (硕士论文) , 2009.

[3]孟凡.有时间窗的物流配送车辆调度计划制定以及算法研究[D].武汉:武汉理工大学 (硕士论文) , 2010.

VRP模型 第7篇

1. 模型的建立

多点物流配送车辆路径问题 (Vehicle Routing Problem, VRP) 最早是由Dantzig和Ramser于1959年首次提出的, 后被证明属于NP难题行列。

一般车辆路径问题描述为:某配送中心有M辆车, 需对N个节点 (客户) 进行运输配送, 每个节点的需求量为gi (i=1, 2, ..., N) , 每辆配送车辆的最大载重量为q。设cij表示节点i到节点j的运输成本, 如时间、费用等。为构建数学模型的方便, 将配送起点编号为0, 各个配送任务节点标号为1, 2, …N, 配送中心以及货运节点统一用点i (i=0, 1, 2, …N) 来表示。变量定义如下:

建立VRP数学模型:

其中, 式 (1) 为车载容量约束;式 (2) 保证每个节点的运输任务仅由1辆成完成, 且所有任务则由M辆车协同完成;式 (3) 和式 (4) 限制到达和离开某一客户的车辆仅有1辆。

2. 模型的求解思路 (用VRP扫描法)

2.1 VRP扫描算法基本思想

扫描法 (Sweep Algorithm) 目的在于求解车辆调度问题, 并针对几个求解相似问题的算法进行比较, 证明该算法所求得的解较优于其他的方法, 此方法属于先分群再排路线的方法, 此方法分为两阶段:

第一阶段:用坐标表示各需求点的区位, 然后任取一需求点为起点, 以车辆容量为分群的约束, 再以该需求点为零度按顺时针或逆时针的方向, 进行顾客的扫描分群;

第二阶段:依据求解旅行商问题 (TSP) 的算法, 求解各顾客群的排程。

2.2 VRP扫描算法求解步骤

2.2.1 确定配送中心和各个节点的位置和需求量;

2.2.2 以配送中心为原点, 确定一尚未使用车辆, 从最小角度且尚未指派的节点开始, 沿着顺时针或逆时针方向扫描, 当该车辆容量超限时, 结束该条线路;

2.2.3 重复上述步骤, 生成新的线路, 直至所有节点都被排入线路;

2.2.4 依据TSP算法, 求解出各站点在各线路上排定的顺序, 使行驶路线最短, 成本最低。

3. 算例分析

3.1 问题描述

本文以“邯运杯”全国大学生物流设计大赛案例中的河北快运公司为例进行分析研究, 本文中的数据都来源于大赛案例。河北快运下设四个子公司分别为天恒、天昊、天诚以及天信。河北快运的总分拨点设在廊坊。河北快运2006年及2007年业务量如图1和图2所示。

由图1和图2知, 河北快运下设的四个货运子公司每年货运量差距大, 每月总货运周转波动幅度大, 且各子公司之间存在着相互竞争的局势, 不利于创造双赢。从中总结得出河北快运需在车辆调度和配送线路选择方面进行综合优化。

3.2 问题求解

为了研究的需要, 对模型进行一些假设:1河北快运子公司间的竞争可协调, 实现资源的统一调配;2假设所有车辆具有相同容量, 车载限额40吨;3暂不考虑货物的缺失成本。4利用计算机进行求解, 详细计算过程略, 直接得出优化结果。

具体步骤:

1利用VB编程, 创建运输配套程序窗口 (与总公司的SQL数据库相连) , 结合算法构建一个比较完善的运输调度系统。

2通过运输配套程序窗口, 获取多目标配送相关的信息, 其中包括货物种类、数量、所需到达时间及回程货源等信息。

3在相关约束条件下, 执行VRP扫描法, 得出最终配送优化线路和确定调配车辆数。

数据资料:

注:线上的数字表示国道编号

优化结果:

结束语

本文针对多点物流配送车辆路径问题, 建立数学模型, 根据企业实际数据、借助计算机软件进行算例分析, 为企业的车辆路径问题进行优化。本文借助计算机编程实现快捷、动态的多点物流配送车辆路径问题优化, 具有一定的理论价值和实际应用价值。在实际应用中, 多点物流配送车辆路径问题的优化需要考虑的因素很多, 为了求解的方便, 笔者在求解过程中作出一些假设, 使本文的算法的应用具有一定的差距。所以, 如何寻找一种综合考虑多因素影响的模型和算法, 是今后还需进一步努力研究的方向。另外, VRP属于NP难题行列, 所以VRP目前仍是一个困难的组合优化问题, 理论上, 仅能保证一些相对小规模的VRP可求得最优解。

参考文献

[1]方金城, 张岐山.物流配送车辆路径问题 (VRP) 算法研究[J].徐州工程学院学报, 2007, 22 (2) :84-88.