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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智能家庭控制系統實現

1系統設計目標

該系統以實際別墅為載體，并且別墅內部安裝定制的智能控制家電，如電冰箱，空調，電視和燈具等。因此實現過程中筆者使用3Dmax對實際別墅及內部裝修物品進行建模，使用戶可以在構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，空調溫度的調整，電視的選臺等功能。使用戶通過此系統就能在一個位置控制整個別墅家電的狀態，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系統設計流程

系統采用3Dmax建模軟件構建別墅模型，利用VS2010作為開發環境，基于DXUT框架完成了以上的系統目標，用戶可以通過鼠標、鍵盤或觸摸屏與系統進行交互［3］。系統的開發步驟如圖1所示。

漫游實現

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備，可隨心所欲地在虛擬場景中查看各個角落的畫面。基本原理: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，在實現過程中將一些按鍵與功能相對應，當用戶按到相應的鍵時，渲染模塊根據按鍵信息，調用相應的功能函數，功能函數完成相應的攝像機參數和其他位置信息的設置，調用一些幾何變化，渲染模塊根據新的參數信息，重新渲染視角內的模型，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。

2碰撞檢測

用戶在漫游過程中不能出現穿越墻壁的情況，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生了碰撞。從幾何上講，碰撞檢測表現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，根據人們的實際應用，由于家電都是形狀比較規則的模型，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，然后彈出對應的家電控制面板，在面板中用戶設置家電的狀態，如開關，空調的溫度、風速和轉向等參數。點擊面板中的“確定”按鈕后，客戶端收集用戶的設置信息，將信息格式化后封包發送給服務器端;服務器端解析客戶端發來的請求，控制家電讓其做出相應的響應，家用電器將響應結果返回給服務器端;服務器端再將結果返回客戶端，客戶端將這些結果轉換為用戶可以理解的說明信息反饋給用戶，用戶再根據這些反饋信息決定下一步操作，家電交互過程如圖4所示。