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基于Web的自动驾驶可视化系统的开发与应用
| 论文题名： | 基于Web的自动驾驶可视化系统的开发与应用 |
| 关键词： | 自动驾驶可视化系统;3D图形API库;三维场景渲染;WebGL技术 |
| 摘要： | 随着新一代科学技术的发展，汽车自动驾驶的时代正在加速到来。近年来，自动驾驶的商业应用取得了阶段性进展，目前已经在物资配送、人员接驳、安防巡逻等应用领域取得了成功，未来，自动驾驶技术将被应用到更多的领域当中。自动驾驶的广泛应用需要安全可靠的自动驾驶系统提供支撑。长期以来，由于研发人员难以对系统进行检查、调试以及分析的原因，在自动驾驶系统的研发过程中，一直存在着研发体验差、效率低的问题。自动驾驶可视化系统通过可视化技术让观察和理解自动驾驶系统变得容易，大幅提升了研发人员的研发体验和效率。目前，自动驾驶可视化系统已经成为了各大自动驾驶公司所必不可少的研发工具，并在自动驾驶技术的研发过程中发挥着重要作用。但自动驾驶可视化系统在渲染复杂驾驶场景时，普遍存在着画面卡顿、不流畅的问题，严重影响系统的使用体验。本研究将在研发自动驾驶可视化系统的实践中，探索出能够提升场景渲染能力的方法，以提升系统的使用体验。 本论文研究的可视化系统利用基于WebGL的3D图形API库Three.js，将自动驾驶系统中各模块的输出数据以3D图形的表达形式实时地渲染在三维虚拟场景中，实现了自动驾驶系统运行过程的三维可视化，让自动驾驶变得易于观察和理解，使得自动驾驶研发人员在研发测试过程中能够快速准确的了解各自动驾驶模块和系统整体的运行状况。为实现该可视化系统，本研究做了如下工作： 首先，研究了开发自动驾驶可视化系统所需的基础理论和相关技术，包括Web开发技术，数据可视化基础理论，自动驾驶系统，WebGL技术。其中，重点研究了WebGL技术，对WebGL程序的组成以及WebGL中所涉及的计算机图形学基础知识进行了研究，为后续可视化系统的开发奠定了坚实的理论基础。 其次，本论文围绕3D自动驾驶场景、人机交互、模块控制和数据图表显示等几个方面进行了详细的功能需求分析和设计，并对功能进行了实现。 接着，通过对浏览器底层运行和渲染机制的分析，找出影响系统性能的因素，并结合自动驾驶三维场景的特点对系统实现进行了优化。本文创新性地使用了基于模型缓存的三维场景渲染优化算法，提升了三维场景的渲染速度，为用户带来了流畅的三维动画体验，同时也为自动驾驶可视化软件的性能优化提供了一种方法。 最后，论文对本课题的研究工作进行了总结，指出了本文中的可视化系统当前存在的不足之处，并对后续的研究进行了展望。 |
| 作者： | 高壮 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 周琪;葛海龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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