基于纹理技术生成立方体表面全景图的算法

为了在军事模拟和教育训练等三维场景中有效地使用全景图,提出了采用二维纹理和三维纹理生成立方体全景图的两个模拟算法(立方体全景图是比球面和柱面全景图效果更佳的环境影射).二维纹理模拟算法生成的立方体全景图由同时建立的6个二维正方形纹理数据组成,算法的关键在于解决两个相邻纹理的连续性问题.三维纹理模拟算法首先生成三维立方体纹理数据,进而获取该立方体的6个表面纹理,组成立方体全景图.通过分析比较算法的时间及空间复杂度,得出二维模拟算法优于三维模拟算法的结论.采用两种算法生成的以天空背景为例的全景图能够满足模拟仿真系统的实际需要.     

虚拟战场环境中大尺度矢量数据实时绘制研究

针对虚拟战场环境中大尺度矢量数据表现的不足,提出了一种视点相关的大尺度矢量栅格数据多级实时绘制方法,根据视点距离动态调整矢量栅格纹理透明度,采用两阶段纹理融合处理过程,实现了多级间纹理平滑过渡,提出了矢量栅格纹理缓冲更新方法,根据最近常用算法动态更新纹理缓冲,加速矢量棚格化纹理获取速度.最后实现了虚拟战场环境中大尺度矢量数据的实时绘制,实验结果表明,本文算法能实时绘制大尺度的矢量数据,很好地解决了多级纹理切换时不连续问题.     

一种高效的大规模三维地形遥感影像纹理映射方法

针对大规模虚拟战场地理信息建模与绘制的需求,研究提出一种可充分发挥GPU和多CPU核微处理器处理能力的、高效的大规模三维地形遥感影像纹理映射方法.该方法直接利用GPU进行高效的纹理压缩解压,采用基于多CPU核微处理器的多线程并行调度策略,实现了视点相关的纹理数据的高效预取和调度,并根据等地理长度映射原理实现了单一精度的大规模遥感影像纹理数据在大规模LOD地形上的精确匹配.实验表明,此方法可有效提高大规模三维地理信息场景.绘制的速度,纹理和地形的匹配精度高,增强了三维地理信息漫游的真实感.     

分支结构中的虚拟内窥技术

介绍了完整的面向具有树状分支结构特征的管道系统的虚拟内窥技术。以典型的具有树状分支结构特征的支气管为例，从如何进行人体体数据的分割及三维模型的重建开始，依次介绍了如何利用三维图像细分算法提取虚拟漫游的主路径，如何根据漫游路径重新组织复杂的三维模型，随后介绍了一种用于管道内部漫游的碰撞检测方法——位置一体素对照表法，最后介绍了在具有分支结构特征的管道系统中的视点导航技术。     

应用长宽等比约束的半球面纹理映射算法

在两步纹理映射算法中,半球面是使用较多的一种中介面。为了进一步减少半球面映射算法产生的纹理形变,首先对传统的半球面纹理映射算法及其不足之处进行分析,并在此基础上提出一种半球面纹理映射新算法。该算法用映射纹理区在纹理平面和半球面上的长宽比为约束条件,显著提高了纹理映射质量。通过理论分析和实验对新算法与传统算法进行比较,表明新算法具有一定优势。     

一种应用面积等比约束的半球面纹理映射算法

球面或半球面是两步纹理映射算法中使用较多的一种中介面。两步法中的球面纹理映射算法一般通过立体投影来实现，不可避免产生较大的纹理形变。本文首先对传统基于立体投影的球面(半球面)纹理映射算法及其不足之处进行分析，并在此基础上提出一种半球面纹理映射新算法。该算法用映射纹理区在纹理平面和半球面上的对应面积比为约束务件，显著提高了纹理映射质量。文章通过理论分析和实验对新算法与传统算法进行比较，表明新算法具有其优势，并给出几个应用新算法的两步纹理映射产生的实例，显示出本文算法对减少映射纹理变形所起的作用。     

基于纹理映射的可漫游数据场建模与仿真

构建可漫游的数据场可以更好的、多方位的观察数据场可视化的结果，提出了一种基于纹理映射可漫游数据场的建棋与仿真方法．这种方法首先构建数据场的模型，即定义视点后，合成从视点出发观察数据场的纹理，然后再将纹理映射到包围数据场的几何模型上，至此完成了可漫游数据场的建模过程，最后让观察者漫游数据场模型来进行仿真。对于既存在“外数据场”和“内数据场”的这一类数据场而言，采用文中的方法可以使得观察者不仅能漫游模型外部观察“外数据场”。还能漫游到几何模型内部观察“内数据场”的变化情况，因而使碍支中的方法达到了很好可视化和仿真的效果．此外，当处理非规则场时，采用包围盒技术、基于线性八叉树的分割算法等来加速数据场的可视化过程，使得丈中的算法有很高的效率。实验证明，文中的方法操作简单，效率高。     

基于GPU的自由立体显示器通用渲染算法

自由立体显示器作为三维显示器中的一种,能够产生具有空间感的三维映像,但在显示虚拟的三维场景时,需要对场景进行多视角渲染,渲染和数据传输次数都数倍增加,因而实时渲染成为难题。与传统的多视角渲染方法不同,提出的加速算法改变了渲染流程,把每个视角渲染后用于合成的子图像不再存回系统主存中,而是将这些子图像传入纹理内存。同时程序中采用了多处最新的OpenGL扩展功能,通过FBO将场景直接渲染到三维纹理,极大提高了纹理传输和多层纹理混合的效率,从而加速了整个渲染过程。另外,由于本方法保留了对各视角图像的独立渲染运算,对渲染场景具有很强的通用性。通过与其他算法的实验比较,证明了提出方法的通用性和稳定性,达到了实时显示的要求。     

真实感织物纹理生成算法及实现

提出一种真实感织物过程化纹理的实时交互生成算法。首先对织物式样的位图文件进行解析,然后将交互生成的丝线过程化纹理加入到位图文件中。相对于传统的纹理映射,本方法使得织物更有真实感,能在复杂的仿真场景渲染中达到较好的实时效果,并且以插件的形式方便的嵌入到三维图形软件中,该方法可以广泛地应用到游戏、动画和虚拟演播室等领域中。     

大数据量虚拟景观的三维模型优化与漫游

由于大面积虚拟景观的三维模型数据过于庞大,从选择建模工具、降低模型的冗余度和复杂度、降低模型文件大小三个方面对建模过程中三维模型的优化方法进行了研究.给出了虚拟景观漫游系统的体系结构,从三维模型数据转换、漫游路径和视角设计、漫游系统集成等方面阐述漫游系统的实现过程,给出了数据压缩和转换算法.最后在Visual C++软件平台上实现了大数据量的虚拟校园漫游系统,该系统具有很好实时交互性和可扩展性.     

水下制导仿真系统中的VR技术及其实现

以一个基于分布交互式的水下制导仿真系统为需求背景，论述了VR中实时三维图像生成与显示的相关内容及其实现技术，并对应用开发中的有关技术问题做了分析，给出了解决方法。“VR”的实现基于OpenGL图形库，采用计算机图形技术和多媒体技术，能够快速、逼真地建立水下虚拟场景，并已应用在水下制导仿真系统中，仿真实验表明该方法有良好的视觉效果。     

虚拟漫游中替身步行浏览模式的三维地形跟踪算法的研究与实现

研究了虚拟漫游环境中人物替身在步行浏览模式中的三维地形跟踪技术,提出了一种新的三维地形跟踪算法。该算法采用了四叉树预处理技术,多次使用了长方体代理造型以简化运算,实用结果表明,算法具有速度快、精度高、适用性强等特点。     

基于多层等值面的电磁环境三维可视化研究

电磁环境三维可视化是目前虚拟战场环境中亟待解决的问题之一,提出多层等值面的方法来表现三维电磁环境。数据生成采用了Longley Rice电波传播模型,该模型考虑地形遮挡以及大气影响,计算生成了用频设备的三维空间电磁波强度值。为了直观表现电磁波强度在空间中的分布范围,采用多层Marching Tetrahedra(MT)等值面的方法,表现了多个不同强度大小的电磁环境分布,解决了面绘制方法在对体数据内部数据细节表现不够的缺陷。为了提高电磁环境的可视化性能,充分利用现在图形处理器(graphic processing unit, GPU)的通用计算能力,实现了硬件加速多层等值面一起提取输出的方法,降低CPU计算负荷,加快了等值面提取速度。最后实现了一个可实时交互的电磁环境三维可视化系统,实验结果表明该方法表现了用频设备在虚拟战场环境中的三维电磁态势,对于用频设备选址和无线通信规划都有一定的辅助作用。     

基于PC集群并行图形绘制系统综述

如何满足大规模数据集科学计算可视化、沉浸式虚拟现实和巨型场景绘制等应用领域都对计算机图形绘制能力的需求已经是计算机图形学领域亟需解决的问题。在高速网络互联并配有高性能3D图形卡的PC集群上构造并行图形绘制系统已经成为普遍的解决方案。根据几何图元归属判断的时机,并行图形绘制系统可分为Sort-first,Sort-middle和Sort-last。根据应用程序在集群节点间的分布,基于集群的并行图形绘制系统可分为Client-Server和Master-Slave两种系统模型。目前流行的基于PC集群并行图形绘制系统包括WireGL,Chromium,ScalableDisplayWall和AnyGL。     

基于Perlin噪音绘制云的方法

天空中的云对于构造逼真的室外虚拟环境是必不可少的。如何对云进行建模和绘制是计算机图形学研究的热点问题。本文首先详细介绍了Perlin噪音的概念和生成方法，并以此为基础绘制出3D云的图像；然后论述了使用所绘制的云的图像，运用基于图像的绘制技术在3D虚拟环境中实时绘制云的方法，我们生成的云的位置和方向能够随用户漫游时视点的变化而变化。     

儿童交通安全教育的事故现场三维仿真研究

儿童交通安全教育是十分重要的,但传统的教育方式仍不生动,且缺乏交互性。基于建构主义学习理论和现代教育技术,提出了交通安全教育的一种新方法。建立了包含虚拟人和轿车的三维交通仿真系统,用户可以扮演和控制一个虚拟儿童过马路,仿真系统具有交互性并且生动形象,虚拟妈妈也集成到该系统中,如果儿童安全地到达马路的对面,妈妈就会微笑;如果儿童被车撞倒,妈妈就会伤心哭叫。演示的结果显示,儿童喜欢这种新的教学方法。     

动态纹理合成技术研究综述

动态纹理是指描述某种动态景观的具有时间相关重复特征的图像序列,比如海浪、瀑布、火焰、烟雾等,它在视频制作、虚拟仿真、虚拟漫游中具有重要的应用价值。动态纹理的合成一直是计算机图形学的主要目标和难点之一, 本文主要研究综述了基于视频的动态纹理合成技术。基于视频的动态纹理合成技术不同于传统的基于物理仿真的方法,它不需要了解动态系统的原理,而是在对动态纹理样本进行分析和学习的基础上合成。文中对各种基于视频的动态纹理合成方法进行了比较和分析,总结了动态纹理合成的研究思路和指出了下一步的研究方向。     

油田安全作业虚拟仿真训练系统研究

利用虚拟现实技术构建油田安全作业虚拟仿真训练系统,提供交互式训练功能。提出了封闭式演示、指南式向导操作和开放式自由操作三种培训模式,给出了油田安全作业虚拟仿真训练系统的开发框架,定义了虚拟人基本动作及其参数化表示,解决了行为定义以及可重用性问题,并对虚拟人的操作手形进行了分类。最后从感知环境、行为控制、运动控制和碰撞检测四个方面分析了场景驱动执行引擎的功能,协调虚拟人和操作物体的交互活动,控制虚拟场景的变化。本系统的应用有效地解决了油田安全作业培训的成本、安全和效果问题。     

融合复杂信息的地理虚拟环境用户界面

地理虚拟环境为地理空间交互式可视化提供了极大便利。与传统VE相比,复杂地理虚拟环境中所要处理的可视化数据在类型、结构和展现形式上有显著不同,对界面设计和交互技术也提出新的挑战。首先针对多维度、异构性的特点,提出抽象信息的显示与交互技术;然后针对大尺度、多比例复杂地理空间的特点,结合桌面环境交互需求,提出融合多种交互隐喻的混合交互技术;最后,介绍基于上述研究成果开发的虚拟矿山原型系统,验证了用户界面的可用性。     

网上3D虚拟商城的设计与实现

分析基于超文本链接和2D场景的网上购物商务平台的不足，设计并实现了具有真实感购物环境的网上3D虚拟商城。系统全面虚拟了购物的浏览、挑选、支付过程，并具有人机交互功能。系统还提供了数字化的商品管理、财务管理和安全系统。同时对虚拟商城的技术扩展及进一步发展作了讨论。