具有沉浸感的毛笔书写行为实时仿真

提出一种毛笔书写行为的实时仿真技术.在毛笔的几何外形方面,采用了骨骼蒙皮的建模方式,并提出一种骨骼旋转参数的快速算法,从而实现了笔头在运动过程中的弯曲和扭转两种变形效果;在水墨效果方面,采用了基于粒子系统的墨水扩散模型,能够灵活地控制墨迹在纸面上的浸染效果.基于上述技术,使用头戴显示器和力反馈设备,实现了一个毛笔书写仿真系统,具有很好的实时性和沉浸感.      

一种基于动态扩散机理的水墨仿真模型

水墨动态扩散效果的数字实现是水墨仿真的关键和基础.在剖析水、墨和纸之间的相互作用与关系的基础上,提出了依据水、墨、纸的相互作用表征水墨动态扩散机理的改进方法,将水墨视为水分子和墨粒子的组合,构建宣纸纤维分布结构,利用粒子系统,建立了表征三者相互关系的水墨扩散仿真模型,简化了水墨扩散过程,减少了仿真难度.实验结果表明,该模型能够较真实地反映水墨动态扩散的运动机理,大大增强了水墨粒子扩散仿真效果的随机性和动态性.该模型粒子可控性强,计算量大大降低,并具有很强的可扩展性.     

基于迭代函数系统的书法干笔飞白仿真

干笔飞白是书法中的由于快速运笔及水分不足所形成的特殊效果,由于其随机性和复杂性采用传统的毛笔模型对之进行模拟仿真非常困难.提出了一个新颖的基于迭代函数系统的干笔飞白效果仿真模型,能够较好地再现干笔中的随机性留白效果.模型采用迭代函数系统作为建模工具,根据运笔的速度和压力,采用随机迭代算法生成笔迹点集,通过绘制点集来模拟干笔飞白效果.该模型与以往的确定性的物理模型不同,采用随机算法再现了干笔留白效果,适合于数字艺术创作.     

基于渐长型弹簧-子模型的毛笔仿真

毛笔是中国传统水墨艺术数字实现的关键之一.基于毛笔的特征分析,提出一种渐长型弹簧-子模型,更真实地表征了毛笔的几何构造,建立了仿真毛笔的粒子行为的动力学方程,并利用计算效率较高的Verlet积分方法对其进行数值求解,以有效地提高实时性.仿真结果表明,该方法可以兼顾真实感和实时性,高效地模拟出毛笔的动态效果.     

实时交互式三维模型纹理映射算法

针对三维动画制作中模型纹理绘制不够直观、效率低下等问题,提出一种实时交互式三维模型纹理映射算法,即通过交互式三维拾取准确找到三维模型与二维纹理图像对应点,直接在三维模型表面使用笔刷进行纹理图像的绘制。实验在Unity 3D引擎中进行,结果表明用户可以使用该算法进行纹理的交互式设计与合成,其笔刷定位精确,绘制过程帧率稳定,绘制得到的纹理图像质量较高。该方法对比传统制作流程中对三维模型展开UV,在二维图像处理软件中进行纹理绘制的方法更为直观、高效。     

基于分散图决策的ε占优多目标粒子群算法施罗德声扩散体设计

为提高声音扩散体设计的合理性降低算法计算复杂度,提出基于分散图决策的ε占优多目标粒子群算法(ε-MOPSO)的声音扩散体设计方法。首先,利用夫琅禾费理论建立施罗德扩散的声音扩散特性量化方法,获得1/3倍频带的扩散系数;并利用归一化方式消除极限尺寸下产生的边缘衍射散射效应。其次,构建声音扩散体多目标优化模型,通过对扩散系数进行重设置,消除扩散体重复和等价问题。然后采用ε-MOPSO算法,将目标空间分割成固定数量的n个网格,以保持种群解的多样性,实现声音扩散体参数优化;并采用分散图决策方式实现最终散体设计方案选择。最后,通过仿真对3种不同的设计模型进行了评价和选择。     

基于分散图决策的ε-MOPSO施罗德声扩散体设计

为提高声音扩散体设计的合理性降低算法计算复杂度,提出基于分散图决策的ε占优多目标粒子群算法(ε-MOPSO)的声音扩散体设计方法。首先,利用夫琅禾费理论建立施罗德扩散的声音扩散特性量化方法,获得1/3倍频带的扩散系数,并利用归一化方式消除极限尺寸下产生的边缘衍射散射效应;其次,构建声音扩散体多目标优化模型,通过对扩散系数进行重设置,消除扩散体重复和等价问题,然后采用ε-MOPSO算法,将目标空间分割成固定数量的n个网格,以保持种群解的多样性,实现声音扩散体参数优化,并采用分散图决策方式实现最终扩散体设计方案选择。最后,通过仿真对三种不同的设计模型进行了评价和选择。     

浅谈现代水墨界画表现形式的发展与创新

界画是传统中国画画种之一,指以亭台楼阁等建筑为题材,用界尺引笔在宣纸上划线的绘画。随着社会﹑经济﹑文化的发展;界画的表现形式也增加了许多新的内容。现代水墨界画新的表现形式与传统界画技巧形式相结合的独特创新是现代水墨界画的发展方向;同时,现代水墨界画如何作为一种独特的艺术语言进入当代艺术格局成为我们要关注的焦点。艺术家们必须努力使具有明显时代特点的个性、形式性、技术性话语转换成为反映当代文化与现实的公共性绘画语言。才能赢得观众,为艺术创新开辟道路。     

VMDM:一种基于VRML的3D Web多媒体数据挖掘的模型

随着3D Web技术的成熟与发展，第二代Web离我们越来越近，从3D Web中挖掘多媒体数据是一个新兴的研究领域．提出了一种基于VRML标准的多媒体数据模型——VMDM，该模型能够充分表达3D Web中的多媒体对象的特征，且易于实现，尤其易于可视化的数据挖掘．同时，在此模型基础上，提出了基于兴趣的个性收索方法，并给出了部分算法，最后，给出了基于VMDM模型的3D Web多媒体数据查询语言VMQL，并展望了在该领域将要进一步研究的内容．     

虚拟装配环境中基于对象的三维物体拾取方法

基于对象模型提出了虚拟装配环境中三维物体快速拾取算法、实现方法和步骤，该算法不依赖于OpenGL或Direct3D环境，也不需要将所有模型数据转换到同一模型空间，而是根据虚拟环境中使用的矩阵对投影射线作反变换，通过射线与模型相交测试来拾取物体，其优点是节省大量的计算时间和存取空间．在虚拟装配系统中，对随意放置的模型进行了测试和验证，结果表明所提出的快速拾取算法、方法和步骤是有效的，为装配环境中进行物体移动、旋转，动态装配，信息查询等操作奠定了基础．     

基于变刚度与力反馈的虚拟3D画笔触觉行为

针对汽车工业中虚拟油泥模型外观设计问题,采用一种六自由度输入设备并基于实时力反馈交互技术,提出一种新型的变刚度画笔模型以及触觉装饰方法,实现在虚拟三维物体表面实时触觉绘制与外观装饰.基于变刚度弹性理论,深入研究虚拟3D画笔的触觉行为.首先,采用一种弯曲弹簧振子模型来构建3D画笔的力学模型,并分析虚拟画笔实时变形与承受的绘制力之间的内在关系;接着,基于一种加权平均距离的碰撞算法,研究虚拟画笔与虚拟3D物体之间的碰撞检测问题;采用一种球扩展操作以获得弯曲画笔的最小包围球,进而计算得到虚拟投影平面;根据在一个采样点处的画笔变形,得到虚拟投影平面上的二维笔触;通过将二维画笔笔触实时地映射到三维对象表面,便可以得到三维笔触;沿着三维绘制方向,通过控制绘制力矩并叠加不同大小、形状的3D笔触便可得到3D笔道.仿真对比实验结果表明,所采用的画笔模型及方法可以有效增强用户虚拟绘制时的真实性.     

基于适体坐标系的TCGMAW熔池行为数值模拟

为了解双丝共熔池气体保护焊的工艺机理,优化工艺参数,对其熔池流场数学模型进行了研究.在分析熔池表面变形的基础上,利用适体坐标变换将熔池表面变形后所形成的复杂物理边界转变为非正交适体坐标系下规则的计算边界,使坐标轴与计算区域的边界一致,从而建立适体坐标系下的离散化控制方程组,并对其能量和动量边界条件分别进行离散求解,进而建立了三维准稳态双丝气体保护焊接熔池流场的数值分析模型,最后采用SIMPLEC算法进行了数值模拟实验.结果表明,该方法较好地处理了熔池表面变形与流场和热场的耦合问题,使得模拟过程更加符合实际情况.     

地下工程施工引起三维变形预测系统关键技术研究

基于“三维岩土工程勘察信息系统”开发了“地下工程施工引起地层位移和建筑物变形三维预测系统”。系统中采用经验法对地下工程施工引起的地层以及建筑物的变形进行预测, 采用三维规则格网模型以及不规则三角网模型来表达三维的变形场, 并采用自适应三角网加密算法对不规则三角网进行加密, 以满足在不增加数据量的前提条件下对变形场提供高精度的刻画, 从而满足了大范围区域建模分析的需求。     

Imitation of Fabric Flagging Based on Amplitude Modulation

A model-independent 3 - D texture synthesis ofphysical and stochastic algorithms, based on an amplitudemodulation method, is presented to realize 3 - D fabricdynamic simulation. The physical functions are built tosimulate fabric basic deformation. The stochasticfunctions, generated by Perlin noise, are used to simulatefabric natural motion in the wind. The two kinds offunctions are synthesized by method of amplitudemodulation. As the arithmetic uses stochastic functions instead of recursive algorithm, it is capable of simulating thefabric material, the wind force and direction in real-time.Given the fabric material and wind strength, thestochastic functions can be created to simulate fabricmotion in the wind and this model can be adjusted bycontrolling some certain parameters to achieve a goodsimulation effect. This method is conceptually intuitive,computationally fast and efficient. Furthermore, thecombination of fabric physical and statistic motioncharacteristics provides an attractive way to improve thedisplay effect and rate.     

基于边折叠网格简化的三维形状变形

提出一种基于边折叠网格简化的交互武三维形状变形算法.通过折叠三角形网格的边来提取原始三维模型中的形体关键特征点生成简化模型,以交互方式对三维模型添加固定、移动等位置约束,建立并求解非线性优化方程,获得简化模型上各关键点仿射变换的最优值.然后基于关键点的仿射变换,计算原始模型中各节点的变形映射.实例表明边折叠网格简化可有...     

金钟面板堆石坝应力变形三维弹塑性有限元分析

对金钟水利枢纽面板堆石坝进行了三维弹塑性有限元分析,模拟了坝体材料分区、填筑及蓄水过程和面板的分缝,采用双屈服面模型模拟堆石体的变形特征.根据数值分析的结果,对竣工期和蓄水期坝体堆石和面板的应力变形规律进行了讨论.     

齿形零件精冲成形三维有限元模拟与工艺优化

利用DEFORM-3D建立了三维精冲有限元模型,采用更新拉格朗日弹塑性有限元方法和基于应变梯度、表面曲率的网格自适应技术,对齿轮精冲的局部剧烈塑性变形进行了模拟.通过DEFORM用户子程序实现了Schiffmann损伤功密度的半耦合计算,分析了成形过程中静水应力、等效应力、等效应变和损伤的分布以及发展趋势,并预测了不同工艺参数下的精冲力和齿轮不同部位塌角高度、光亮带高度.利用模拟得出的最佳工艺参数获得了合格的齿形零件.     

巷道收敛监测三维动态可视化系统开发

结合传统巷道收敛仪与三维激光探测系统的优势,提出了一种巷道表面收敛变形的三维可视化方法,该方法利用激光扫描获取巷道点云数据,建立巷道三角形壳体模型.采用反距离加权插值算法,计算巷道表面的收敛量.利用收敛量与颜色索引对应的抛物线非线性增强算法,突出了关注范围内大的收敛变形.基于VS2010与HOOPS进行了系统的开发,实现了巷道表面监测收敛量三维云图的动态可视化显示.并在铁蛋山矿进行了实例应用,直观地展示了监测区域巷道收敛变形的危险区域与变形过程,系统满足工程人员对监测数据直观表达和可视化分析的需求.