基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的九江城市交通事故模擬系統(tǒng)設(shè)計

陳榮華

摘要：本篇目的在于研究基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計適用于本市交通事故模擬系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容。在交通運(yùn)輸業(yè)快速發(fā)展的過程中，做好交通事故責(zé)任認(rèn)定處理工作，是保障交通運(yùn)輸業(yè)平穩(wěn)發(fā)展的關(guān)鍵，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，分析設(shè)計交通事故模擬系統(tǒng)的需求，并能夠重建交通事故現(xiàn)場三維模型，模擬分析交通事故發(fā)生情況，從而為處理交通事故、進(jìn)行事故快速準(zhǔn)確定責(zé)及交通信號燈優(yōu)化設(shè)置提供數(shù)據(jù)資料。結(jié)果證實(shí)，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計交通事故模擬系統(tǒng)，不僅系統(tǒng)具有人機(jī)交互方便、效果顯示逼真的優(yōu)點(diǎn)，同時也可實(shí)現(xiàn)對局部的放大立體觀測， 能夠為分析交通事故尤其是視覺盲區(qū)提供更加精確的數(shù)據(jù)，為交通設(shè)施的設(shè)置發(fā)揮應(yīng)用效益。結(jié)論表明，設(shè)計基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的交通事故模擬系統(tǒng)，可以作為優(yōu)化紅綠燈設(shè)置、預(yù)防交通事故發(fā)生、降低重大事故災(zāi)害的有效監(jiān)測手段，具有重要開發(fā)意義。

關(guān)鍵詞：事故模擬；虛擬現(xiàn)實(shí)；交通事故；系統(tǒng)設(shè)計；人機(jī)交互

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）26-0224-02

在昌九一體化大發(fā)展思潮下，九江城市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，市民生活水平顯著提升，好大家庭都購買了自用車，為九江市交通運(yùn)輸業(yè)帶來了發(fā)展機(jī)遇和重大挑戰(zhàn)。若是發(fā)生重大交通事故，交管部門處理應(yīng)變不及時，事故責(zé)任認(rèn)定不準(zhǔn)確的話，不僅會造成理賠困難，也會影響監(jiān)管機(jī)構(gòu)在市民心中的滿意度，從而影響本市的平穩(wěn)有序發(fā)展。對此亟待提升本市目前的交通事故責(zé)任認(rèn)定技術(shù)，能夠集合信息化管理、保險理賠程序、交通違法處理方式，利用快速發(fā)展的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，優(yōu)化設(shè)計交通事故模擬系統(tǒng)來處理相關(guān)交通事故，以便快速準(zhǔn)確定責(zé)理賠，疏通交通線路，將事故危害降到最低，產(chǎn)生積極影響。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概念及其應(yīng)用意義

虛擬現(xiàn)實(shí)，也就是Virtual Reality，簡稱VR，是由20世紀(jì)美國VPL公司Jaron Lanier提出的【1】。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，綜合虛擬技術(shù)、三維建模技術(shù)、計算機(jī)圖像技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢，并且能夠通過整合應(yīng)用這些技術(shù)，有效模擬創(chuàng)建出一個虛擬的現(xiàn)實(shí)世界，并可以為技術(shù)使用者提供一個在“視覺、聽覺、觸覺、導(dǎo)航”多方面的虛擬世界，使其可以漫游在這個世界中，獲得身臨其境的體驗【2】，感同身受。

在交通事故模擬系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，輸入交警現(xiàn)場勘測及目擊者觀測到的部分?jǐn)?shù)據(jù)，可以將交通事故現(xiàn)場通過虛擬現(xiàn)實(shí)模擬出來【3】，為交通事故責(zé)任認(rèn)定及快速理賠處理發(fā)揮積極應(yīng)用意義。

2 需求分析

本文將會應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，優(yōu)化設(shè)計交通事故模擬系統(tǒng)，模擬出虛擬的通用交通事故場景模塊與危害場景模塊，從而可以確保對現(xiàn)實(shí)事故現(xiàn)場進(jìn)行虛擬仿真，還可以對現(xiàn)實(shí)世界中那些原本并不存在的事件進(jìn)行仿真虛構(gòu)，有助于優(yōu)化交通事故應(yīng)急預(yù)案流程的優(yōu)勢，也可以檢驗一個方案是否可行【4-6】，在模擬的實(shí)際應(yīng)用場景中驗證應(yīng)急預(yù)案，并根據(jù)反饋進(jìn)行優(yōu)化，提升實(shí)際中處理交通事故的效率，在實(shí)際應(yīng)用方面發(fā)揮積極的影響。并且，設(shè)計在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)下的交通事故模擬系統(tǒng)，必須具備良好的人機(jī)交互界面，能夠提供精確的事故模擬數(shù)據(jù)，能夠提升虛擬情景的真實(shí)感，使人猶如身臨其境，使系統(tǒng)設(shè)計好之后達(dá)到“亦如人意”的效果，滿足系統(tǒng)實(shí)際操作用戶需求。

3 模擬系統(tǒng)設(shè)計

3.1總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)下，設(shè)計開發(fā)交通事故模擬系統(tǒng)，系統(tǒng)可分為三層結(jié)構(gòu)。如下圖所示：

對于本次設(shè)計的交通事故模擬系統(tǒng)中，系統(tǒng)中三層結(jié)構(gòu)的內(nèi)容各不相同。

用戶層：主要就是用戶實(shí)際操作應(yīng)用方面的內(nèi)容，要有良好的人機(jī)交互性，可以通過操作系統(tǒng)、Web瀏覽器 、APP交互，實(shí)現(xiàn)用戶對虛擬物體的操作性。

場景構(gòu)建層：收集相關(guān)的文字、地圖、數(shù)據(jù)、圖片、聲音、視頻、照片等，能夠基于幾何模型以及圖像的建模技術(shù)，預(yù)定義出各種不同的虛擬場景模型，構(gòu)建系統(tǒng)內(nèi)部資源配置環(huán)境。

虛擬世界層：調(diào)用場景模型，依據(jù)現(xiàn)場勘測和目擊者提供的有效數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行修正，虛擬出交通事故現(xiàn)場場景。

3.2虛擬環(huán)境模型建立

在交通事故模擬系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，基于交通事故常見場景構(gòu)建三維模型，應(yīng)用紋理貼圖方式，渲染仿真模擬出真實(shí)感高的虛擬現(xiàn)實(shí)立體境像模塊資源，存入系統(tǒng)場景構(gòu)建層，供使用者后期構(gòu)建事故現(xiàn)場場景時直接調(diào)用，為快速還原事故現(xiàn)場場景提供有力幫助。

3.3事故模型建立

系統(tǒng)開發(fā)編程技術(shù)人員利用相關(guān)程序，設(shè)定出關(guān)于交通事故中“碰撞、翻滾、燃燒、爆炸及熱浪氣流”的特技效果，并可應(yīng)用編程函數(shù)VegaAPI控制事故的發(fā)生時間、碰撞強(qiáng)度、翻滾高度距離、飛出的方向等。

3.4軟件設(shè)計

在交通事故模擬系統(tǒng)設(shè)計中，能夠根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測視頻、目擊者匯報以及監(jiān)測儀器的數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)化成虛擬現(xiàn)實(shí)場景中交通事故產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，從而劃分出災(zāi)害的等級，制定出事故處理責(zé)任認(rèn)定方案。系統(tǒng)軟件開發(fā)流程如下圖所示：

4 應(yīng)用效益分析

4.1案例應(yīng)用測試

利用以往交通事故案例，就可以應(yīng)用設(shè)計模擬系統(tǒng)，進(jìn)行事故模擬，能夠有效結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)中的動態(tài)紋理技術(shù)，真實(shí)模式表現(xiàn)出在事故中爆燃、沖擊流、以及碰撞過程、油箱爆炸過程，從而可以有效監(jiān)控模擬事故發(fā)生過程，從模擬系統(tǒng)中找出交通事故發(fā)生的具體原因，快速生成準(zhǔn)確的事故責(zé)任認(rèn)定書，并與已經(jīng)開具的事故責(zé)任認(rèn)定書進(jìn)行比照，從而完善系統(tǒng)之不足，對系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化。

4.2效益分析

實(shí)踐應(yīng)用證實(shí)，可以應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，優(yōu)化設(shè)計出針對交通事故的模擬系統(tǒng)，不僅能夠通過虛擬現(xiàn)實(shí)再現(xiàn)出事故的發(fā)生過程，也有助于交通監(jiān)管層通過應(yīng)用這個系統(tǒng)去查找、分析發(fā)生事故的環(huán)境原因，從而進(jìn)一步優(yōu)化交通設(shè)施設(shè)置。該系統(tǒng)還具有人機(jī)交互方便、效果顯示逼真的優(yōu)點(diǎn)。基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，優(yōu)化設(shè)計交通事故模擬系統(tǒng)，可以模擬事故的發(fā)生過程，為交通事故調(diào)查及責(zé)任認(rèn)定提供參考。同時也可實(shí)現(xiàn)對道路交通樞紐立體化呈現(xiàn)， 能夠為交通安全設(shè)施設(shè)置、交通路口優(yōu)化提供更加精確的數(shù)據(jù)依據(jù)，發(fā)揮巨大的應(yīng)用效益。

5 結(jié)論

綜上所述，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，優(yōu)化設(shè)計交通事故模擬系統(tǒng)，可以縮短對于事故的處理時間，可以保證交通事故責(zé)任認(rèn)定更準(zhǔn)確，可以作為交通安全設(shè)施設(shè)置、交通路口優(yōu)化方案提供境像依據(jù)，為預(yù)防交通事故發(fā)生、降低事故災(zāi)害產(chǎn)生積極效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙國梁，余學(xué)義，滿松，等.基于OpenGL的井下開采虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].煤炭工程，2010（8）：114-116

[2] 張怡青.煤礦生產(chǎn)安全培訓(xùn)中計算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2013（6）：206-207.

[3] 洪玉玲.基于虛擬現(xiàn)實(shí)的煤礦事故仿真和安全培訓(xùn)系統(tǒng)[J].煤礦安全，2013，44（8）：96-98.

[4] 張紅巖.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的煤礦安全培訓(xùn)系統(tǒng)[J].工礦自動化，2014，40（2）：88-92.

[5] 孫繼平.煤礦事故特點(diǎn)與煤礦通信、人員定位及監(jiān)視新技術(shù)[J].工礦自動化，2015，41（2）：1-5.

[6] 李昊，陳凱，張晞，等.綜采工作面虛擬現(xiàn)實(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].工礦自動化，2016（4）.