本文作者：董立岩1蔡观洋1费非2张赛楠1高洋1作者单位：1吉林大学2上海交通大学

3D智能家庭控制系统实现

1系统设计目标

该系统以实际别墅为载体，并且别墅内部安装定制的智能控制家电，如电冰箱，空调，电视和灯具等。因此实现过程中笔者使用3Dmax对实际别墅及内部装修物品进行建模，使用户可以在构建的虚拟场景中自由漫游，并且在漫游过程中，用户可以对看到的智能家电实施控制，如控制电器的开关，空调温度的调整，电视的选台等功能。使用户通过此系统就能在一个位置控制整个别墅家电的状态，方便用户的生活。另外为使用户能更直观地了解整个别墅的布局情况，用户可从别墅外面观看别墅的剖面图，达到用户不走进别墅内部，从外边就可以看到别墅各个房间的装饰风格以及家电的位置。

2系统设计流程

系统采用3Dmax建模软件构建别墅模型，利用VS2010作为开发环境，基于DXUT框架完成了以上的系统目标，用户可以通过鼠标、键盘或触摸屏与系统进行交互［3］。系统的开发步骤如图1所示。

漫游实现

1自由漫游

三维场景中的自由漫游，用户通过鼠标，键盘，触摸屏或其他的外接设备，可随心所欲地在虚拟场景中查看各个角落的画面。基本原理:摄像机是漫游中一个重要概念，它像是人的眼睛，摄像机照到的地方就是用户可以看到的地方。因此，在实现过程中将一些按键与功能相对应，当用户按到相应的键时，渲染模块根据按键信息，调用相应的功能函数，功能函数完成相应的摄像机参数和其他位置信息的设置，调用一些几何变化，渲染模块根据新的参数信息，重新渲染视角内的模型，完成功能操作［4］。漫游的基本功能有:前后、左右移动以及左右视角的旋转。

2碰撞检测

用户在漫游过程中不能出现穿越墙壁的情况，为达到这种真实性，需要时刻对场景中的对象进行碰撞检测。而碰撞检测就是检测场景中不同对象是否发生了碰撞。从几何上讲，碰撞检测表现为两个多面体的求交测试问题。常用的碰撞检测算法有轴向包围盒检测算法，方向包围和检测算法，离散方向多面体检测算法，时空包围盒检测算法等［5］。各算法有其自己的特点，根据人们的实际应用，由于家电都是形状比较规则的模型，基于包围盒的检测算法能快速准确地计算出摄像机与其附近的模型的相交性。因此，笔者采用轴向包围盒检测算法，通过设置一个轴向长方体将摄像机包裹起来，检测此长方体与模型是否相交［6］。项目中使用的碰撞检测算法如图2所示。

智能家电的交互

用户在漫游过程中点击家电，然后弹出对应的家电控制面板，在面板中用户设置家电的状态，如开关，空调的温度、风速和转向等参数。点击面板中的“确定”按钮后，客户端收集用户的设置信息，将信息格式化后封包发送给服务器端;服务器端解析客户端发来的请求，控制家电让其做出相应的响应，家用电器将响应结果返回给服务器端;服务器端再将结果返回客户端，客户端将这些结果转换为用户可以理解的说明信息反馈给用户，用户再根据这些反馈信息决定下一步操作，家电交互过程如图4所示。