基于CAD数据的3D场景建模及演示技术研究

传统的几何建模方法建模过程复杂，真实感差。提出了一种基于CAD数据的场景建模方法，使用已有的CAD数据构建场景的三维模型和二维电子地图，具有建模速度快而准确的优点；研究了多维信息综合演示系统的开发方法及关键技术，并基于MFC和OpenGVS开发了一个多维信息综合演示系统，实现了二维GIS、三维场景以及音频、视频、图片、文本等多媒体信息的集成，使用户漫游时可以在2D地图及3D场景之间平滑切换，避免漫游时迷失方向。研究成果可应用于城市仿真、奥运场馆等的场景建模及演示。     

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.     

GIS中地图可视化的质量因素研究

随着“数字地球”、“数字城市”等应用的发展,GIS数据的可视化效果已经成为评价GIS性能的一个重要方面。目前,GIS数据的可视化是GIS领域的一个重要研究方向。GIS数据的二维表达和可视化手段已经比较成熟,但事实上距高质量显示还有很大的距离。本文主要讨论GIS中地图的高质量可视化问题,分析了地图可视化的质量因素,并探讨了相关的质量保证技术。关键词     

认知无线电系统中三维联合频谱分配算法

为了减少对授权用户的干扰和降低认知用户之间的竞争,保证认知无线电系统正常通信,采用可靠性理论描述一个信道是否能够被认知用户所使用及被连续使用一段时间的概率。从空间、时域和频域3个方面联合起来研究频谱分配,仿真结果表明,三维算法的传输数据量和系统的总吞吐量的值优于贪婪算法和二维算法,有助于减少认知用户对授权用户的干扰和降低认知用户之间的竞争,表明所提算法的有效性。     

二维交叉运动模拟系统误差分析方法

针对多目标二维交叉运动模拟系统目标运动范围大、目标间运动相互干扰的难题,设计了一种由多个独立单目标二维运动系统组合构成的多目标二维交叉运动模拟系统。针对该系统的特点及误差来源并结合三角交汇视觉测量原理,利用两台经纬仪搭建三维坐标测量系统,通过对系统不确定度分析来获得最佳测量区域,利用所测的特征点的三维坐标重构目标二维运动参考平面并求得位置误差,最后利用软件对系统误差进行补偿。该方案可以很好的应用于多目标二维交叉运动系统误差的测量,实验结果表明,利用该方案可使补偿后的系统精度满足指标要求。     

面向流场可视化的沉浸式虚拟现实交互系统研究

针对基于二维显示交互环境的流场可视化应用由于深度信息不足导致交互效率较低的问题,引入虚拟现实技术,提出具备多样化交互方式的沉浸式流场可视化系统。该系统基于凝视与手势交互技术,设计并实现了基于用户手势的导航方法与三维交互控件,基于用户凝视与手势的沉浸式交互面板,以及基于可视化场景的沉浸式交互管理方法与基于可视化算法树的可视化网络管理方法,对用户交互进行了系统化管理,能够在沉浸式环境提供对典型流场可视化操作的全流程支持。用户实验结果表明：该系统能够在典型流场可视化场景下为用户提供高效、自然的交互。     

虚拟仿真中二维圆形区域与三维实体的融合显示

针对虚拟仿真应用程序开发中的二维圆形区域与三维实体模型的融合显示问题，提出了一种简便的解决方案，即用聚光光源产生的光斑来模拟二维圆形区域在三维目标模型上的影印效果。文中阐述了方法的应用背景，实现的具体算法，描述了在Vega开发环境下实现此方案的详细步骤和具体方法。用此方法实现二维圆形区域与三维实体的融合显示不仅具有实现方便、效果自然的特点，而且算法简单，实现速度快，可以满足虚拟仿真的实时性要求。     

三维激光扫描测量系统中的摄像机标定

三维激光扫描系统能够快速精确地获取周围场景的三维几何信息,而表面纹理信息需由高分辨率相机获取,必然存在不同数据源信息融合问题.在自主开发的三维激光扫描系统AX-LMS200基础上,通过相机内外参数标定,提出一种三维激光数据与二维纹理图像数据融合的方法,方便灵活地将三维激光数据与二维纹理图像数据相互映射.     

OpenGL与Creator/Vega结合的渠系仿真优化设计

在原宝鸡峡渠系仿真系统的基础上，采用MultiGen Creator建模优化了模型的层次结构，解决了复杂模型的构建与控制问题，采用OpenGL与Vega相结合的视景驱动方法，实现了二维导航图到三维场景的交互控制及镜头光晕、动态水波、跌水效果的模拟，并利用Vega类和数据库技术实现了实时捕捉、三维查询、碰撞检测功能。结果表明，OpenGL与Creator／Vega结合的方法缩短了系统开发周期，优化了模型和驱动模块，真实再现了宝鸡峡渠的景观。     

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。     

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。     

构建虚拟环境下的城市规划与建筑设计评估系统

简单介绍了3DGIS技术和虚拟现实技术的特点, 及其在城市规划与建筑设计中的应用优势,探讨了虚拟环境下的城市规划与建筑设计评估系统的体系结构与模型及构建方法。     

面向交通安全的道路车辆虚拟监控系统

将虚拟制造技术应用于交通安全监控,三维呈现出交通元素并提供丰富的交互操作,引入GoogleEarth三维地图．提出了以文件结构为基础构建三维模型库方法,使用布尔莎模型及高斯投影实现了WGS84和BJ-54坐标系的转换。使用插值法进行曲线拟合实现了车辆的轨迹跟踪、比较,采用部分参考的方式实现轨迹预测。提出了使用因素加积法进行祭妻耿况危险度判别的方法,并建立危险因素影响表作为紧急预案的依据,进行多级查询获得解决预案,并提出建立报表的方法,对预案进行处理。     

虚拟现实的公路BIM感知与工程评价方法研究

虚拟现实为公路建筑信息建模(BIM)从二维到三维的感知和协同提供新的手段。论文分析公路工程特征和交通参与者出行体验的现实需求,研究虚拟驾驶、虚拟飞行、虚拟骑行、虚拟步行、增强现实等公路BIM感知与工程评价方法,结合不同交通参与者对工程评价的具体需求,开展以人为本的公路BIM感知、工程评价、协同工作和设计优化。实验结果表明,虚拟现实的公路BIM感知与工程评价连通了BIM模型与人的感知,有助于实现更高的沟通效率和质量。     

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。     

一种基于数字地球的运动模型与地形匹配方法

三维模型与地形的匹配问题涉及到模型控制矩阵与模型与地形接触点高程值的计算。其中接触点高程值的计算问题与地形渲染采取的数据组织和绘制算法密切相关,采用规则网格构建地形的数字高程模型,在此基础上提出了弱网格实现数据结构的地形匹配算法。首先为三维模型在三维GIS视景中建立了数学控制匹配模型,然后基于规则网格像素坐标系计算模型与地形接触点的高程值。方法不考虑规则网格的具体绘制实现技术,在采用规则网格的地形下具有较强的适用性。     

虚拟制造可视化管理系统应用研究

通过结合X3D和JAVA程序语言,构建出一个具有人机交互效果的虚拟制造可视化管理系统。系统的特点是可以在三维场景上直接进行产品信息管理操作,同时系统会将修改信息自动存入数据库中,系统刷新时会自动重建三维场景。应用实例表明,所提出的系统架构具有交互性、可视化的管理特性,改变了过去单纯通过文字或二维文件进行信息管理的模式,对企业的虚拟化制造有着很好的借鉴作用。     

一个基于XML的虚拟博物馆场景描述语言

博物馆的虚拟展示对博物馆在教育和科普方面都具有重要意义,但目前大多数虚拟现实技术在实现一个低成本的,桌面型的,面向网络的三维虚拟博物馆系统时都有着不同程度的不足。本文针对虚拟博物馆的特点及需求,给出一个基于XML的适于描述虚拟博物馆场景的场景描述语言XVM。XVM根据展示环境与藏品模型分离的设计原则,有效地利用了馆藏资源的各种数字信息,并在一定程度上降低了网络传输量。在XVM的基础上,一套虚拟博物馆构建及漫游系统已被初步实现,并在实际应用中取得良好的效果。