基于浮雕纹理贴图的复杂模型快速显示

提出了一种采用浮雕纹理贴图技术对复杂网格模型进行快速显示的方法,采用虚拟拍照方法生成原始模型相应的浮雕纹理,将原始模型简化成六幅浮雕纹理和一个长方体。该方法与传统的计算三角片面的投影方法相比在速度上有很大提高,且显示速度与生成的浮雕纹理的分辨率有关,而与原始模型的复杂程度无关。     

多投影面沉浸式虚拟环境的快速构建方法

针对多投影面沉浸式虚拟环境构建过程中几何校正、边缘融合过程的调试和维护繁琐、费时的实际情况,采用基于相机反馈的方法实现了投影面图像在曲面屏幕上的畸变校正以及多投影面画面之间的对齐校正和边缘亮度融合,给出了一种快速构建小型多投影面沉浸式虚拟环境系统的实现方法。最后给出实验结果,证明了此方法对解决多投影面沉浸式虚拟环境系统几何校正和边缘融合问题的有效性。     

编码规则下的大面积多样化无缝纹理生成研究

通过纹理处理技术来弥补图形绘制上的不足,是解决仿真场景中三维对象表面真实感的有效手段。在实际仿真场景中大面积纹理都是采用重复贴图技术,若需实现纹理多样化,需要美工手工制作,耗费大量时间和人力。提出了一种基于编码的大面积多样化纹理生成的方法,通过对源纹理图定义编码规则产生多个样图实例,在编码约束下根据场景需要可以随机无缝拼接成大面积的纹理贴图。为了增加拼接而成的纹理多样性,我们根据每个样图实例的编码规则在该样图中随机撒点拟合成噪声区域,再基于噪声区域进行该样图实例与噪声纹理的合成,使所产生的样图实例形态各异。     

基于立体视觉的三维建模方法

研究了基于立体视觉的三维反向建模方法。该方法利用线状结构光与立体视觉原理,首先测量位于四自由度平面机器人上的三维物体的表面几何信息,然后通过获得的采样数据集,自动构建具有真实纹理的三维几何模型。相应提出了一种新的系统标定方法与自动曲面重构算法,并实现了一个面向虚拟现实应用的三维物体的自动反向建模原型系统。     

基于位移映射的道路生成与绘制方法

以矢量形式表达的道路信息在地理信息系统中占有重要地位。通过位移映射方法解决了三维地形上道路的生成与绘制问题。首先,在考虑道路几何约束的情况下,根据道路平面图以及相应的DEM数据生成参考曲面;然后,通过对参考曲面的一次离屏渲染,利用深度图方法生成DEM位移图和纹理掩模图;在地形绘制中同时使用位移映射和纹理映射,实现道路几何信息以及细节信息的实时嵌入。实验表明,这种方法在小尺度显示中以较低的代价增强了道路仿真绘制的真实感。     

一种基于曲面细分的大规模地物建模方法

结合纹理特征曲线和高程数据,提出了一种曲面细分的算法来构建多分辨率地物模型.将地物表面的高程信息和提取该高程信息的特征值数据映射到三角网格纹理中,该算法给出了一种三角边与纹理特征曲线相交的三角面分裂方法构造自适应细分三角网格.通过设计细分三角网格的二叉树数据结构和开发测试程序进行测试,表明该算法具有建模速度快、保持几何特征较好的特点,可以满足在PC机上实现地物模型的大规模建模和实时交互显示要求.     

可视化及漫游技术的研究与实现

本系统是基于Creator和Vega平台,设计并实现了可选择路径的交互式漫游。根据校园内的特点,对实景进行拍摄并制作各种纹理贴图,应用photoshop软件对纹理贴图进行处理,实现了一种快速的实景建模解决方法,并使得人机工程学的理论得到了引用与应用。灵活的运用了三维建模的关键技术,建立校园的3D模型。然后将模型导入到仿真软件中设置仿真过程。并根据要求对仿真软件进行二次开发,用以实现选择路径的漫游。     

基于Cg和OpenGL的实时水面环境模拟

实时水面效果可以大大增强虚拟现实系统的沉浸感。基于Cg图形硬件开发语言以及OpenGL,综合利用P-buffers技术、凹凸纹理技术、投影纹理技术以及动态纹理技术模拟了一个实时的、包括反射、折射、水面波动、太阳波光以及Caustics等效果的水面环境。该方法仅需要两个三角形单元来构建水面。     

基于小波和变分泛函的图像分解

提出了一种小波域图像分解算法,该算法通过在小波域中最小化一个变分泛函把图像分解成u和v两部分,其中u在Besov空间B11(L1)表示图像的几何特征,v在对偶空间B∞-1(L∞)刻画了零均值振荡信号,如纹理和噪声。在求解泛函最小值时,采用一种新的迭代的子空间投影方法,利用该投影方法得到图像在小波域中的分解部分序列,重构该序列的极限即可得到图像的分解部分,同时给出了该迭代方法的收敛性证明。实验结果表明新模型比Daubechies-Teschke模型能更好地分解图像,尤其是低噪声图像。     

一种基于卫星照片的大地形仿真方法

提出了一种大地形制作方法,该方法采用多边形网格剖分算法由高程数据生成地形轮廓模型,以卫星照片作为贴图生成地形纹理,采用LOD技术提高地形显示速度。给出了卫星照片获取、卫星照片与地形轮廓匹配、贴图精度控制等关键技术的实现算法。结合某导弹飞行仿真项目,制作了某地区一万平方公里区域的大地形场景,仿真效果良好,验证了制作方法的有效性。     

面向大规模信息可视化分析的空间优化交互方法

本文针对焦点上下文变形方法对大规模信息布局进行交互时,出现的焦点放大后更多的信息被压缩显示在更小的空间,整体布局被严重扭曲的问题,提出了一种空间优化交互方法.这种方法针对大规模信息的几何布局进行变形,扩大焦点区域分配的空间,所有节点在新分配的空间内按照原布局方法进行布局.变形过程中能消除点边交叉,变形后能清晰地保持大规模信息整体布局.将这种交互方法应用于大规模疫情传播的可视化布局中,实验效果表明,在保存清晰的整体布局同时放大关注区域,可以辅助用户更好地进行可视化分析.     

自主式水下潜器导航仿真系统研究

基于Windows网络平台用VC 语言开发出了自主式水下潜器(简称AUV)导航仿真系统,论述了仿真系统的体系结构、网络通信和数据交换;详细介绍了仿真系统中运动载体计算机和导航设备计算机的软件实现方法和关键技术;对重力匹配和地形匹配算法也作了相应的介绍;对仿真平台进行了仿真验证分析。结果表明,该仿真系统结构合理可靠,各子系统采用的数学模型和仿真算法正确可信。该仿真系统可作为演示、验证和评估AUV导航系统正确性、有效性和实用性的先进手段和科学方法,并已得到实际应用。     

基于遗传矩阵伴随求逆算法的抗干扰技术

为有效克服权值失配引起波束畸变的影响,提升卫星导航抗干扰的能力,提出了一种遗传矩阵伴随求逆算法,并用硬件实现了该算法。该算法利用上个时刻的协方差矩阵,结合新环境的特征估计下个时刻的协方差矩阵,使矩阵之间具有遗传特性,估算得到稳健的权值。1 000次蒙特卡罗仿真表明,该算法与采样矩阵求逆算法相比,具有更好的鲁棒性,波束畸变形成寄生零陷的增益平均深度减少了15 dB,降低了在抑制干扰时对卫星信号的影响。实测中,该算法相较于采样矩阵求逆算法对双干扰的抑制干信比提升了7~9 dB。仿真和实测的结果表明,该算法对卫星导航抗干扰性能改善效果明显。     

一种应用于单相DVR的检测算法与仿真

动态电压恢复器（DVR）是改善电压质量的一种有力工具。在电网电压畸变的情况下，能否快速而准确地检测出电网电压的畸变量，将直接影响DVR的补偿效果。针对目前电压检测方法中存在锁相误差较大及滤波器延时的不足，在分析了常用的基于瞬时无功功率理论的dq0变换方法和用于单相电路的dq0变换方法的基础上，结合一种新颖的软件锁相环技术，提出一种适用于单相DVR的新型电压检测算法，该算法可以有效提高锁相精度并避免了滤波器的延时。基于MATLAB的仿真分析结果验证了这种方法的正确性和实时性。     

电磁跟踪系统磁场畸变规律数值模拟及校正方法

电磁跟踪系统参数定位精度易受工作环境中金属物体的影响。为了研究由于金属干扰导致电磁跟踪系统空间磁场的畸变规律,采用基于消息传递模式的网络并行计算系统和区域分割技术实现了并行时域有限差分算法。引入快速傅里叶变换算法,克服了系统激励源频率较低难以模拟的困难。通过对磁场畸变规律的研究,引入误差校正矩阵,通过修正发射矩阵进而校正磁场畸变引起的目标参数定位误差。采用正交多项式拟合的算法求解误差校正矩阵,数值模拟结果验证了校正方法的正确性,可以明显提高磁场畸变时系统参数的定位精度。磁场畸变规律的数值模拟,降低了系统实时数据采集的工作量,提高了系统校正方法检验的快速性。     

虚拟环境下变形线性体实时建模算法研究

研究提出一套虚拟环境下线绳和缆索两类变形线性体的几何变形数学建模算法。首先将变形线性体的物理和几何特性,对它们建模的共同之处进行研究,采用微分几何方法在正交直角坐标系下描述其变形,选择样条函数描述线性体的中心线,提出描述扭转变形的一种简单方法,结合广义弹簧理论建立它们的变形能数学模型,应用材料力学理论设计参数,并采用能量极小化方法求解;其次分别针对线绳和缆索的特性修改共性模型,形成各自的建模算法;第三通过仿真模型与实际变形线性体的对比实验验证仿真算法的正确性。实验结果表明,该算法能够正确描绘线绳和缆索变形,并能够满足虚拟环境的实时交互帧频率。     

基于局部模型的多更新率切削仿真力觉渲染算法

提出了一种牙科手术虚拟现实模拟训练系统的力觉计算方法。为了保证切削仿真的逼真度、力觉计算的快速性和交互稳定性,提出了基于局部模型的多更新率体系架构的计算方案。仿真系统分解为三个不同计算频率的线程,即切削仿真、力觉伺服和图形显示线程。提出虚拟工具和切削工具的概念,实现交互力计算和牙齿三角片网格模型切削变形的协调;基于虚拟工具和牙齿三角片碰撞检测信息构造局部模型,实现力觉设备控制与切削仿真线程的解耦,降低了对切削仿真线程计算频率的要求;利用多线程技术保证图形显示和力觉显示的数据传输和时间同步。针对局部模型更新时的振荡问题,采用改进的恢复时间方法对局部模型进行插值,增强了仿真系统稳定性。基于力觉交互设备Phantom建立试验平台,开发了牙科手术力觉交互仿真软件,通过试验验证了本文算法的有效性。     

基于小波变换的非线性信道判决反馈均衡算法

针对严重线性失真和轻度非线性失真的数字信道 ,在分析一种基于关联模型的非线性信道判决反馈均衡器的基础上 ,提出用正交小波表示非线性信道判决反馈均衡器并给出了自适应均衡算法。该算法的优点是将小波变换与关联模型相结合 ,利用小波变换的去相关能力在小波域中通过归一化的最小均方误差 (LMS)算法来提高收敛速度 ,计算量增加不多 ,易于实时实现。仿真结果表明 ,该算法具有良好的收敛性能     

宽带OFDM系统中的简化滤波查表预失真算法

为了解决宽带正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)系统中放大器有记忆非线性特性给系统带来的失真问题,提出了一种简化的滤波查表(simplified filter look up table, S FLUT)预失真方法。该方法由一个无记忆预失真器子系统串联一个自适应滤波器子系统构成,能有效解决放大器带来的失真问题,同时采用简化的自适应更新结构,可以弥补原滤波查表法反馈支路结构复杂、收敛精度低的缺点。     

基于CAD模型的边界离散元法仿真算法研究

为实现由边界的二维CAD模型(二维CAD软件设计图)建立边界的二维离散元法分析模型,提出一种基于图元的二维边界离散元法仿真算法。该算法采用Bresenham方法设置边界图元信息以进行邻居搜索,采用几何和数值方法进行颗粒与边界图元的接触检测、接触点求解和接触叠合量的计算。实例验证证明了该算法的正确性和有效性,为实现由机械部件的CAD模型进行机械部件工作过程的离散元法仿真分析奠定了基础。