基于Vega Prime的三维虚拟战场大地形动态生成研究

大地形的三维可视化直接影响虚拟战场的真实感、沉浸感、交互性及作战仿真任务的覆盖率。针对虚拟战场大地形可视化的特点,着重于大规模真实地形实时可视化技术的研究与实现,并以我国西北部某地区的DEM(数字高程模型)数据及其卫星照片作为原始数据,通过设置多层LOD和采用虚拟纹理、网格简化及地形分块技术,采用三维建模软件CTS(Creator Terrain studio)生成了一块400X400km2的大地形,满足了作战仿真对三维虚拟战场的需求。     

基于X3D的仿真可视化支撑服务研究与实现

X3D集成XML,Java以及流媒体技术支持基于Web的三维可视化建模和渲染,是当前Web3D的标准.网格技术是一种新兴的Internet计算模式,通过构造动态的虚拟组织实现计算资源的共享与协作.本文将X3D技术与网格技术、J2EE技术相结合,构建基于Web的仿真可视化支撑环境体系结构和相应的可视化支撑服务,实现广域网内基于浏览器访问、共享和组装多种武器、地形、特效的三维模型,快速定制和构建三维可视化应用,构造虚拟仿真环境.对仿真可视化支撑环境体系结构及服务实现的关键技术进行了详细的介绍.     

基于Direct3D的虚拟战场环境中动态地形的实现方法

动态地形技术突破了以往地形结构不可破坏的限制，能够体现环境自身的内力作用和仿真实体的行为对环境的作用而引起的地形结构的变化，拉近了仿真与现实之间的距离。以最常用的不规则地形网格为研究对象，提出了通过建立“参照网格”来规则化的管理不规则网格的方法，分析了Direct3D环境中地形数据库的存储格式，给出了确定地面上任意一点在地形网格中的投影位置的遍历方法，基于以上，通过修改地形数据库内存数据实现地形外观的局部修改。     

一种快速的海浪仿真方法

海浪仿真的实时性是海洋场景仿真的重要需求之一。对海面网格和浪高计算同时进行简化处理,提出一种快速的海浪仿真方法。该方法采用放射状环形网格对海面进行LOD划分,用海浪谱反演生成海浪高度纹理图序列,并在GPU顶点着色器上对海面网格进行循环纹理映射以获得网格节点的动态高度数据。同时,采用多级纹理映射和视域裁剪对海面网格进行优化处理。实验结果表明,提出的方法能有效提升海浪仿真速度,仿真对CPU的占用率低,真实感强,可充分满足视景仿真系统对海浪仿真的实时性要求。     

一种新颖的网格综合优化算法

用三角网格逼近三维扫描所得散乱点集,实现曲面重构,是一种得到广泛应用的技术。为了提高网格对物体表面的逼近精度,需要对网格进行优化。提出一种新颖的网格综合优化算法,将基于SOM的网格优化模型和节点分裂算法有机结合,使网格中顶点的分布更符合散乱点数据的空间分布,使网格更好地逼近数据点集,还通过分裂大度数顶点来改善网格的拓扑关系,使其更好地反映原始数据点集的拓扑特征,也使得网格更加平滑。试验结果表明,该算法取得的网格优化效果良好。     

面向最终用户编程的图像处理虚拟实验平台

针对Matlab、ImageJ等数字图像处理计算资源无序分布、多元异构、无法实现计算协同、普通用户难以使用等特点,提出了一种面向最终用户编程的数字图像处理虚拟实验平台模型。该平台采用面向服务的体系架构开发,将地理位置分布的计算资源统一封装为服务构件,向最终用户屏蔽图象处理设备分布、异构的特性。为了形式化表达实验设备之间的复杂连接关系,设计了一种面向领域的实验流程描述语言。基于实验流程描述语言和服务构件动态组合技术实现了分布式图像处理实验设备之间的动态聚合;与已有的工作相比,该平台有效地解决了网格环境下异构虚拟实验设备的资源共享、动态协同和运行调度问题,为用户提供了一种不受时间、地点以及实验设备约束的数字图象处理虚拟实验环境。     

触觉交互系统中牙齿网格模型被切削过程的图形仿真

介绍了在牙科手术训练触觉交互系统的虚拟手术环境中，通过构成牙齿的网格变形和剖分实现牙齿被切削时材料去除过程的图形仿真。在虚拟环境中，当工具切削牙齿时，所有进入工具空间范围的顶点都会沿着与工具轴线垂直的方向映射到工具表面，同时这个过程中产生的所有狭长三角片及其相关三角片都会被细分。通过网格变形和剖分算法可以动态的实现牙齿被切削过程的形状变化，图形显示逼真同时没有滞后。     

网格计算在军事仿真中的应用

网格能够实现分布、异构资源的共享，特别是Globus工具包为开展网格应用提供了基础，因此，人们开始把网格技术融入仿真之中，而且取得了一些成功．介绍了网格在军事仿真应用中的现状和发展趋势，就网格可以为军事仿真提供的服务支持能力进行了探讨，并提出了一个基于网格的仿真体系结构，然后描述了如何将网格应用于虚拟、构造和真实等军事仿真领域中，最后进行总结并介绍了作者当前在网格仿真方面的研究工作。     

工程机械虚拟训练动态地形仿真

针对工程机械虚拟训练系统中场景建模问题,提出了用于工程机械土方作业仿真的动态地形高度场实时变化仿真方法和基于样图合成的动态子纹理生成算法.运行结果具有较好的沉浸感和实时性,证明本方法较好地解决了工程机械土方作业仿真中动态地形仿真这一关键问题,具有一定应用价值.     

一种基于网格的数据集成服务系统分析

网格技术越来越多的应用于仿真领域中。仿真程序包含很多数据密集型应用,它们需要使用大量分布的数据库资源。如何访问和操作这些异构的数据库资源是应用程序的关键问题。在利用现有的访问网格中异构数据源方法的基础上,提出了基于网格服务的异构数据源集成体系结构,可以在应用过程中动态绑定数据源;同时在选择数据服务的时候采用基于Qos的选择模型,可以有效的避免服务失效的现象。     

运输成本、异质性企业迁移与区域平衡发展——基于集聚与增长整合理论的研究

随着我国社会主要矛盾的转化,如何解释经济活动在空间维度的区位分布与时间维度的动态增长就成了当前面临的重要理论问题.本文基于集聚与增长整合理论,引入内生动态化运输成本影响微观异质性企业迁移机制,构建了一个分析区域交通政策影响企业空间区位选择和区域平衡发展的集聚与增长整合模型.研究发现:①较好的区际运输条件会提高异质性企业迁移门槛、降低核心区企业份额,有利于边缘区经济增长,进而缩小两区域经济差距;②较好的核心区区内运输条件会降低异质性企业迁移门槛、提高核心区企业份额、提高两区域经济增长速度,但同时会扩大两区域经济差距;③较好的边缘区区内运输条件也会降低异质性企业迁移门槛、提高核心区企业份额,但有利于边缘区经济增长,在一定范围内将会缩小区域经济差距;④加大对边缘区运输条件的改善力度将会降低异质性企业迁移门槛、提高核心区企业份额和边缘区经济增长速度,进而缩小区域经济差距.研究结果有助于科学制定区域交通政策.     

三维大地形模型的生成与管理方法研究

以虚拟战场环境为背景，针对大地形可视化中的特殊要求，介绍了三维大地形模型的生成方法和步骤，阐述了地理数据格式的转化方法和人文特征的读取方法与显示途径。实验结果证明该方法可以有效地应用于三维大地形模型的生成与管理，并为最终建立大范围的虚拟战场环境提供基础。     

一种新的地景模型简化与快速绘制方法

地景模型是一类重要模型。它可以广泛应用在航空，航天与军事指挥等领域，但由于其数据量极大，如何实现快速绘制是一个难题，本文在分析地景模型数据特点的基础上，提出了地景模型简化的判决准则，并根据该准则提出了基于视点与图像分辨率的区域数据抽取与网格重构方法，以及基于法矢量（梯度）的模型简化及其LOD层次表示，最后进行了实验验证，结果表明，该方法数据压缩量大，绘制速度快，且逼真度无明显变化。     

基于CDT空间剖分的虚拟角色全局路径规划

针对大范围复杂虚拟城市环境中虚拟角色的自主导航问题,研究了虚拟城市环境的环境建模以及基于层次道路图的改进A*算法。用自适应剪切平面切割三维地物几何模型,把三维城市空间投影到2D平面空间,利用约束Delauny三角化方法剖分城市自由空间,通过调整约束边的长度调整提取道路图的精度,并构建顾及地形起伏特征的层次道路拓扑图;为适应基于层次道路图的路径搜索,对传统A*算法进行了改进。实验结果表明:该方法可以快速完成虚拟角色在虚拟城市环境中的全局路径规划,且环境建模需求空间小,路径搜索效率高并顾及了地形环境的起伏特征。     

基于视点细分的层次细节模型及其在虚拟内窥镜中的应用

构造了一个基于视点细分的层次细节模型，并将其应用在虚拟内窥镜中。该算法首先对原始模型层次化简得到基网格，然后通过参数化建立原始网格与基网格之间的映射关系，并采取与视点相关的细分来重采样。在视点原则的实现过程中，我们通过八叉树建立了视点变化的索引，并利用了动态变化的相邻模型间的可重用性。实验表明，该算法效率高、数据结构简单、易于实现，可以满足虚拟内窥镜实时绘制的要求。     

一种基于梯度域的三维军标绘制方法

为提高三维战场环境仿真中军标的标绘速度,提出一种基于梯度域的三维动态军标快速绘制方法。本方法首先提取军标覆盖区域的地形数据,通过梯度域计算获取对地形形状影响最大的若干特征点;通过特征合并对特征点进行进一步精简;通过对特征点进行样条插值,实现三维军标控制曲线的平滑过渡。实验证明,通过本绘制方法可以实现军标的快速绘制,并能使军标在动态运动过程中保持地形匹配,可显著提高军标绘制效率。     

分布式虚拟地形场景仿真研究

随着分布式虚拟GIS在仿真和军事中的应用需求，大范围，海量地形数据在网络环境下实时绘制技术成为GIS研究的重点之一。主要探讨了大范围、海量地形数据在网络环境下的分布式数据组织，基于服务器和客户端多级地形LOD模型的三维地形场景的实时交互绘制方法，最后通过实验系统对上述方法进行了验证，实验表明采用该方法建立的分布式虚拟地形场景，能有效减少网络传输的数据量，并且符合人对地形场景的观察习惯。     

一种海底地形和海流虚拟生成方法

提出了一种用于AUV视景仿真的海洋环境中海底地形和海流的虚拟实现方法。海底地形不但考虑了离散点电子海图数据，而且也将某些特征数据考虑在内，从而生成相对精度较高的海底地形。海洋中的海流采用两个层次的方法进行模拟：建立海流数据库方法以及水动力软件计算方法。该方法的研究对于AUV自主地形导航技术以及避碰策略等研究具有极为重要的意义，并且上述方法生成的海洋环境已经在AUV数字仿真平台中得到了应用。     

一种解决全球地形绘制抖动问题的方法

抖动问题是大规模虚拟场景经常遇到的一个问题,它会导致场景绘制出现非常严重的错误。全球地形环境是一个典型的大场景系统,因此也会遇到抖动问题。针对全球地形环境中的抖动问题,我们改进目前的动态局部坐标系统反抖动方法,提出一种更合适全球地形环境的新反抖动方法。这种方法使用视点在球面上的投影点代替视点作为动态局部坐标系统的原点,使得地形顶点有更高地精度。经过实验证明,这种方法比以视点为原点的反抖动方法有更好地反抖动效果。     

用虚拟现实技术研究月球探测中的开拓性问题

提出了采用月球探测车探测月球的总体构想 ,其特点是将虚拟现实技术引入其中。着重讨论了运用虚拟现实技术进行月球探测车地面模拟和仿真的方法 ,对月球探测车虚拟环境系统的生成、虚拟月球地形地貌的创建、虚拟月球探测车、动力学仿真、建模与仿真的校核、验证和确认进行了论述。为了验证提出的月球探测车地面模拟与仿真虚拟现实技术方法的可行性和有效性 ,已经建立了虚拟月球环境的平台 ,设计了虚拟月球探测车模型 ,基本解决了月球环境下的动力学仿真问题