虚拟样机可视化仿真服务的研究与实现

为了实现虚拟样机仿真运行过程中可视化仿真资源的共享,将可视化技术与Web技术相结合,采用B/S架构和浏览器端显示技术,开发通用的可视化仿真功能模块以及相应的实时数据接口,实现了虚拟样机可视化仿真服务,使远程仿真用户能根据可视化仿真需求配置和请求可视化资源,定制二维地理信息显示/三维视景显示服务,从而在浏览器上快速创建虚拟样机二维/三维可视化仿真任务并实时运行,对可视化仿真服务的框架结构、关键技术及应用进行了相关研究和实现。     

普适仿真体系结构及关键技术研究

普适计算与网格技术是当前信息领域的研究热点,基于普适计算和网格技术,集成分布仿真技术、Web技术构建层次化、网络化、面向服务的普适仿真体系结构,实现各类仿真资源的服务化、普适化及在广域网络中的共享和应用,支持基于智能终端Web浏览器的资源调用以及复杂仿真系统的动态组装和快速构建.对普适仿真体系结构中涉及的五类关键技术和相应的技术途径进行了研究和探讨.     

基于网格的分布仿真平台的核心技术研究

提出了一种基于网格的分布仿真平台,结合最新网格技术和高层体系结构技术实现以服务为基本元素的分布仿真运行支撑环境,具有灵巧、高效、通用和实用的特点.并进一步从技术实现上提出了构建平台所需的核心技术,包括:运行支撑环境中基于代理的请求回调机制、实现仿真资源管理和调度的管理中心、高效的协同监控组件.最后,对平台的核心组件进行性能测试.该平台可以高效完成广域网仿真,实现仿真资源的共享、重用及优化调度,提高系统负载均衡能力,实现对仿真的协同监控.     

基于网格的HLA/RTI仿真系统互联与资源共享

基于网格技术支撑复杂系统协同建模/仿真过程中的系统建模和仿真运行两个不同阶段,以实现仿真资源的安全共享与重用、协同互操作及优化调度运行。在仿真运行阶段,根据仿真系统特点、实时性要求等级以及资源共享需求的不同,提出采用基于网格的运行控制及信息发布、基于Grid/Web服务的仿真系统互联以及基于网格的联邦成员模型共享与动态组装三种不同的互联与运行模式,并对每种模式适用的应用类型、系统实现体系结构以及关键技术进行了研究与实现。     

仿真网格环境下面向制造资源的知识融合

针对目前实现制造资源中知识共享和服务存在的困难,提出了面向制造资源的仿真网格的体系结构。文章重点研究了基于网格的知识融合算法中的重用知识的决策问题。在仿真网格环境下,通过知识融合,为用户提供了一种可视化的虚拟产品和制造设备的网格仿真应用平台。最后,以模具制造的贵重和关键设备为应用实例,验证了知识融合在网格中的应用机制。     

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。     

基于网格的多联邦/多仿真应用互联研究

针对当前复杂分布式仿真中资源的共享与重用、仿真系统的重组与重构不能满足应用需求的问题,在仿真领域引入了网格技术构建仿真网格,其中,实现多粒度仿真应用的互操作是其研究热点之一.通过比较仿真网格支撑环境和高层体系结构,并针对当前有一定代表性的复杂分布仿真系统结构,提出一种基于网格的多联邦/多仿真应用互操作原型系统实现方案.对不同耦合关系的仿真应用,如何实现互联与互操作的关键技术进行了深入的研究和实现,并通过最小系统的实现进行验证.     

城市三维地理信息网络服务研究

城市三维地理信息系统建设仍然面临着成本过高.共享不足、以及重复建设等问题,如何利用Web服务解决以上问题是研究的重点.通过对比分析基于Web服务的三维地理信息系统,基于W3DS服务草案,设计和实现城市三雏地理信息Web服务的应用框架,体系结构以及服务接口.     

基于网格的汽车耐撞性设计与协同仿真研究

在汽车设计开发过程中,保护企业的知识产权和安全利用企业外的资源是企业需要解决的难题之一.研究和运用网格技术,基于GOS2.1,设计和建立了基于网格的汽车耐撞性设计与协同仿真系统,利用Web服务技术实现了汽车耐撞性设计与协同仿真过程中的关键步骤部件装配、仿真计算、结果分解与仿真计算监控.同时建立了网格试验环境,在此环境中运行实例进行了试验验证,能够在一定程度上解决汽车厂商协作时数据安全共享的问题.     

基于混合模式的仿真资源共享

目前仿真资源共享技术滞后于共享需求的现状制约了仿真的发展,资源共享迫切需要新的架构。近年来发展迅猛的网络和云计算技术为仿真资源共享提供了新的思想和技术。通过详细分析网格计算与云计算技术应用于仿真资源共享的优缺点,并根据优势互补的原则研究了两种技术的混合模式,提出云内共享和云间共享两类混合模式的仿真资源共享架构,并对两种架构的技术实现进行了分析和比较,重点研究了基于VO(Virtual organization,虚拟组织)的云间共享仿真支撑环境的设计和可行性。研究表明,两种混合架构均能促进仿真资源的共享和重用,同时对构建其他领域的资源共享环境具有借鉴意义。     

炮采煤层工作面瓦斯涌出规律的数值模拟研究

研究煤层瓦斯在采动影响下的流动规律是煤矿安全生产的一个关键性问题.考虑爆破振动和固体骨架可压缩因素,建立了炮采煤层掘进面煤与瓦斯流固耦合数学模型.应用FLAC3D差分程序,利用fish语言将变化的孔隙率和渗透率引入到计算中,模拟了煤层在爆破振动作用下掘进面瓦斯流动规律.仿真结果表明:炮采煤层工作面处岩体受振动影响破坏程度较大,巷道顶板位移较小,岩体的破坏主要集中在工作面附近;煤层中的瓦斯压力由远处至工作面逐渐减小,距工作面5米以内的煤层瓦斯压力梯度较大;炮采时,掘进面附近瓦斯压力梯度较大,沿掘进方向孔隙压力呈非线性分布,机掘时,沿掘进方向孔隙压力呈线性分布.     

网上博览会虚拟场景在线拖建技术研究

在互联网上采用Web3D技术动态构建网页上的虚拟场景,让用户参与场景的搭建,将大大提升网上虚拟展览馆的互动性。以＂2010年中国上海网上世博会＂专项项目为研究背景,引入用户在互联网浏览器的页面上实现拖放场景元素动态搭建三维虚拟场景的方法,重点讨论了Web页面拖放检测技术,将包围盒射线求交法与最近平面坐标系转换法进行结合并应用于Web页面,实现三维对象的拖放和定位,阐述了分布式存储模式下的虚拟元素索引和虚拟场景动态在线构建综合应用的动态生成方法。实验证明该方法简单有效,为Web客户端的三维虚拟场景快速交互构建提供了便捷的方法。

Abstract：

The interaction of the virtual pavilion online is enlarged by means of making Internet visitors participate in the construction of virtual scene and interact with it on web pages,which has been achieved by using the Web3D technology. Under the background of ＂Expo Shanghai Online＂,a method of dragging and dropping elements on web pages which dynamically generate 3D virtual elements online was introduced. The Drag-and-Drop Building technology which was applied on web pages through the combination of Ray-Box Intersection and Coordinates Transfer method based on the nearest plane was mainly discussed as well as the comprehensive application of virtual elements indexing under the distributed storage pattern and dynamic generation of virtual scene on Internet. Tests proof that the method is simple and effective,which provides a convenient way for Web3D clients to interact with the 3D scene rapidly.     

基于虚拟标定场的数码相机内参数标定方法

建筑物表面纹理数据获取与真实纹理映射一直是数字城市亟待解决的难点问题,也是真实感图形学研究的重点内容。结合相机成像理论,提出一种基于虚拟标定场的数码相机标定方法,通过一组图像构建虚拟标定场,解算数码相机内部参数,快速自动纠正图像畸变,为实现真实纹理映射奠定基础。并对该方法获得的标定参数进行了实验,证明满足纹理映射的要求。     

一种采用移动投影条纹模式的三维数据获取方法

物体的三维数据获取是计算机视觉研究的一个重要领域。虽然采用三维测量仪器可以获得高精确度,但是由于获取数据成本相对较高,从而限制了其使用范围。提出一种采用移动投影条纹模式的三维数据获取方法,利用投影仪向物体投射黑色线形条纹,移动并扫描过整个物体,根据条纹在物体上的变形来估计物体的三维形状,最后采用三维过滤器去处噪音。该方法仅使用投影仪和数码相机等设备,实现简单快速,没有人工干预,精度比较高,适用范围广,对于物体表面材质没有限制,可扩展性强。     

基于三维纹理的水下三维声场直接体可视化

声波是潜艇进行水下目标探测的最有效手段,因而在潜艇水下作战环境三维可视化研究中,水面舰船和水下潜艇声能场的可视化是核心技术之一,应用硬件加速的三维纹理技术实现了三维声场直接体可视化。仿真结果表明该方法在三维声场可视化中,能够实时生成高质量的体可视化图像。     

基于CityGML的三维城市模型实时可视化研究

针对CityGML(City Geography Markup Language)城市模型实时可视化问题,提出一种流式读取与数据绑定结合的快速解析办法以及多线程并行处理的数据加载策略,通过将模型数据重新组织成Direct3D网格对象实现了对三维图形的高效渲染。实验部分给出了.Net平台下基于C#与Direct3D的三维可视化结果,证明了方法的有效性。     

基于单元重用机制的轻量化建模算法

给出了一种在三维模型中发现所有外形相同的模型单元并重用这些单元来构造轻量化模型的新方法。该方法不仅能有效地区别相同几何顶点而拓扑不同的模型单元,并且通过对模型单元进行对称不变性变换及其它优化处理,使相同单元的对齐效果和处理效率得到了进一步的提升。采用的体素化匹配方法对于PCA协方差矩阵退化情况具有鲁棒性,不需专门处理,并可以精确且高效地比较两单元。实验结果表明,该方法相比其他方法可以寻找出更多的可重用单元,速度上平均提升20倍左右,因此本方法在效果与效率上均好于已有的同类算法,并且很好的应用于模型轻量化。     

基于Radon变换的三维模型检索算法

三维模型特征提取过程中如何减少三维模型信息丢失及提高检索效率是基于函数变换三维模型检索技术中有待解决的关键问题.利用球面上经纬线的交点对三维模型表面采样,在采样点处定义含有模型表面法向量和面积信息的三维模型表示函数,将模型函数进行Radon变换,使用Radon变换后的函数值进行特征匹配,提高了检索性能.     

圆环射线分解投影轮廓的三维模型检索方法

虚拟现实、可视化技术、数字化和三维图形建模的发展使互联网和专用数据库中三维模型的数量和检索需求快速增长,因此提出了一种圆环射线分解投影轮廓的三维模型检索算法。首先,对三维模型进行位姿对准、投影变换和边界提取;然后,对提取的投影轮廓用圆环射线分解的组合方法参数化,并对该参数化函数进行傅立叶分解,得到图形特征;最后,对特征描述符做相似性匹配,计算特征比较值,得到检索结果。实验表明,该种方法对三维模型的检索效果较好。     

计算机三维电磁辐射场的可视化研究

本文对计算机信息电磁辐射模型计算及实测产生的３Ｄ数据集进行可视化处理，生成其矢量场的可视化图象，有助于人们理解与分析辐射场的分布情况，发现通常通过数值信息发现不了的现象，帮助人们摆脱直接面对大量抽象数字组合成的复杂形态，而很难发现其内在本质的局面，提高研究水平与效率。