第 1 章 绪论
1.1 研究的背景与意义
1.1.1 研究背景
世界卫生组织的相关统计表明，有史以来的交通事故死亡人数已经超过了3000 万人，而同期的所有战争死亡人数加在一起也不到这个数；平均每年交通事故造成的死亡人数超过 120 万人，占非自然死亡人数的 1/4 左右；而在所有国家中，道路交通事故造成的经济损失能够达到该年度国民生产总值得 3%左右，交通事故已经成为世界上最严重的危害[1]。进入 20 世纪 80 年代中期以后，我国机动车年增长速度在 10%以上，有些城市甚至达到 30%[2]。据公安部统计，截至 2009 年 3 月，全国机动车保有量为172769371 辆，其中，汽车 66898004 辆，摩托车 90190666 辆，挂车 1018019 辆，上路行驶的拖拉机14641381 辆，其他机动车 21301 辆，与 2007 年底的 1.598 亿辆保有量相比，增加了 8%[2]。
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1.2 相关研究综述
通过对 EI Compendex、Web of Science、中国知网全文数据库、PQDD 博硕士论文数据库、ProQuest 学位论文全文数据库、中国学位论文文摘数据库(CDDB)等数据库的检索和对各种论文的阅读，作者掌握了国内外与本课题相关的研究情况，详述如下。
1.2.1 虚拟现实技术综述
虚拟现实技术是一种近年来逐渐崛起的新技术，也称灵境技术或人工环境，它利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，给使用者提供视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三纬空间内的事物[12]。该技术集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统[13]。虚拟现实包括硬件和软件两个部分，硬件是指虚拟环境得以实现的硬件设施，包括电脑服务器、显示器、环绕屏幕、数据手套、数据鼠标等一系列旨在帮助使用者能够拥有更真实感受的设备，软件是指操作这些硬件设备具体实现虚拟环境的机器语言编码[14]。虚拟现实有两大特点：感官和人机交互，其中尤其是人机交互是区别虚拟现实技术和普通多媒体技术的关键所在。
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第 2 章 虚拟场景实现关键技术
2.1 虚拟现实场景建模
MultiGen Creator 是由美国 MultiGen Paradigm 公司开发的虚拟现实三维建模软件，它拥有极好的虚拟现实实时渲染性能，能够支持多种数据类型，是现在业界公认的虚拟现实建模标准，已经被应用于各种环境下的虚拟仿真[44]。Creator 与其他三维建模软件最大的不同之处在于：它的核心是对三维场景数据的实时模拟优化，所以它在更多的意义上是一个三维场景数据库，而不完全是三维建模软件。该软件有以下一些特点：(1)Creator 采用场景图的树状结构来组织三维模型，这样的结构便于系统遍历场景渲染所需要的节点，实现虚拟场景的实时渲染，同时在建模过程中，用户除了能够像在其它三维建模软件中一样直接编辑模型，还能够编辑三维场景数据库，调整模型节点关系与结构，便于用户构建自定义的三维虚拟场景[45]；
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2.2 虚拟场景真实感实现
2.2.1 层次细节模型在图形渲染中的应用
实时性是衡量虚拟现实沉浸感的重要指标，要实现虚拟现实的实时计算和显示，虚拟现实图形的渲染速度无疑是关键。[50]对于虚拟模拟质量较高的虚拟场景而言，其中的每一个模型都必然经过了精心地设计和构建，包含了大量的多边形，而现在大多数虚拟现实模拟的场景又包含了很多这样的精细的模型，因此如果在每一个视野中都要求计算机忠实无误地显示所有模型的所有细节，显然会让一般的计算机产生严重的迟滞甚至瘫痪。因此如何在高质量的虚拟模拟中，在不丢失场景主要因素的前提下实现虚拟场景的实时模拟，就成为了一个难题，为此研究者们提出了层次细节(Levels Of Details，LOD)模型来加速图形显示计算并取得了很好的效果[51]。
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第 3 章 虚拟环境中的车辆自动运动................................27
3.1 车辆运动与 VEGA PRIME ...........................27
3.2 道路网络及其数据结构 ....................................32
3.3 车辆路径计算以及车辆自动运动 ..............................36
3.4 实例验证 ..................................................47
3.5 小结 .......................................................51
第 4 章 虚拟现实车辆智能运动..................................52
4.1 车辆运动控制 ........................................52
4.2 车辆运动策略 ...........................................54
4.3 车辆信号控制 .......................................62
4.4 智能化交通流 ..........................................65
4.5 实例验证 .............................................67
4.6 小结 ...............................................72
第 6 章 城市道路虚拟交通流智能模拟系统
6.1 系统定位
本文基于 Vega Prime 平台，使用 VC 9.0 进行二次开发，以虚拟现实车辆智能运行模拟和城市道路虚拟交通流智能运行模拟为核心，实现了基于不同初始条件的虚拟智能化道路交通流模拟，形成一个服务于虚拟现实行人交通安全教育和城市道路交通流研究的基础平台。该系统的主要功能有：(1)根据用户需求导入不同的虚拟场景；(2)根据用户需求录入用户的数据，并根据不同的数据进行虚拟交通流模拟；(3)能够根据不同的虚拟环境和不同的起点终点计算虚拟车辆的初始路径；(4)实时模拟计算城市道路交通流运行，车辆能够根据具体的交通状况调整自身的运行策略，或者改变既定路线，实现车辆和交通流的智能化；(5)通过城市道路交通流的模拟运行记录统计相关信息，为交通流模拟和研究提供帮助；(6)通过虚拟现实模拟展示虚拟场景下车辆运行的状况。
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第 7 章 结论与展望
7.1 主要研究成果
我国的道路交通事故发生率居高不下，每年都有数万人因为道路交通事故而失去生命，然而对群众的交通安全教育培训却始终不能适应实际需要，对于马路上的行人更是几乎没有任何有针对性的培训手段。虚拟现实行人交通安全教育已经被国外的许多研究和实验证明了它对于行人交通安全知识、技能和意识培养的有效性，而要实现良好的虚拟现实行人交通安全教育，就必须首先能够真实地模拟交通流的运行，这是因为交通流是交通场景中的第一要素。在虚拟场景中逼真地模拟交通流的运动是实现真实的大规模的虚拟现实行人交通安全教育的先决条件，只有通过真实再现交通流在现实生活中的运动状态，才能够让参与培训的行人真正地体验和了解交通状况的复杂性，从而获得良好的培训效果。
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参考文献（略）