基于光线追踪的实时超声模拟与虚拟现实的集成

为进一步提高超声医师培训效率以及降低培训成本，开发了一种与虚拟现实(VR)环境集成在一起的超声训练系统。将基于光线追踪的超声图像模拟方法整合到虚拟现实环境中，利用沉浸式VR体验进行医学超声培训，并将该方法获得的模拟超声图像与使用基于生成对抗网络(GAN)技术和Field II超声模拟器模拟的超声图像进行比较。实验数据表明，本文的超声模拟器在光线数量为256，模型的三角片数量超过200 000的条件下，能够以43帧/s的速度实时生成高质量的模拟超声图像，同时验证了光线追踪结合VR环境进行超声模拟是可行的。     

基于船舶水动力的六自由度a&ω运动参数发生器

针对传统轨迹发生器生成的轨迹和运动参数不符合实船特性问题，依据分离式结构模型六自由度船舶运动方程，分析不同运动状态的船体、桨、舵的水动力和力矩，推导静水条件下六自由度线加速度和角速度(a&ω)模型；提出以档位固联转速建立纵向线加速度的二阶模型，用二阶系统的阻尼比和自然频率表示档位切换时船舶的加、减速性能；采取极大似然估计的递推算法辨识模型中的未知参数；基于某船的实测数据，验证该运动参数发生器的有效性，并评估仿真准确度。仿真结果表明，该发生器能够生成线加速度、角速度、姿态、速度、位置共计15维运动参数，且各运动参数的准确度在95%以上。     

基于提升技术的运动补偿三维小波视频编码

基于小波提升技术提出了一种新颖的运动补偿三维小波视频编码方案。在该方案中,通过小波提升技术实现运动补偿时域滤波,编码效率因为多参考帧和子象素(subpixel)运动补偿的使用而大大提高。实验结果证明该视频编码方案不仅保留了信噪比、时域和空域可伸缩的特性,而且编码性能好于MPEG4的SimpleProfile编码器。     

增量非线性动态逆小型无人机速度控制

针对小型无人机速度控制精度差的问题,提出一种基于增量非线性动态逆的速度控制方法。首先,根据无人机运动方程和推力模型建立速度控制模型;其次,应用非线性动态逆方法获得油门控制指令与速度的直接关系式;最后,再重写无人机运动方程为增量形式,得到油门控制指令增量与加速度的控制关系式,并依此设计了速度控制律。为某飞机构建推力模型和增量动态逆速度控制器,飞行试验验证了所提方法的有效性。     

一种视频对象生成方法的研究与实现

提出了一种视频对象的自动生成方法。首先对当前帧进行全局运动估计和补偿 ,并和上一帧进行差分运算 ,然后采用模糊分类器自动检测出运动区域 ,再结合边界特征形成视频对象的二进制模型并生成视频对象。实验结果表明 ,该方法能有效地生成视频对象 ,具有较强的鲁棒性     

运动小目标检测最优图像帧数概率模型

针对运动小目标轨迹检测方法存在的最长轨迹拟合范围难以确定的问题，研究了轨迹长度与小目标检测概率分布之间的可描述性和适用性，分析了基于二项式概率分布的轨迹长度优化模型参数与最优轨迹模型帧数之间的关系，连续轨迹中丟失图像帧数与预测误差之间的关系，以及丟帧引起的轨迹拟合长度有效性限制问题，建立了小目标轨迹检测最优帧数概率模型。利用不同干扰下的40组紫外小目标连续视频，进行轨迹建立帧数、轨迹跟踪帧数、连续丟帧有效性测试，验证了文中所建立模型的有效性。     

面向手机的云端VR三维场景立体显示与交互框架

针对手机无法渲染可交互的高质量三维场景这一弊端,提出一种面向手机的云端VR应用框架。此框架结合云渲染和VR技术在手机端实现可交互高质量三维场景的立体显示,并以手机浏览器作为客户端,利用视频块流传输图像数据、消抖算法(AJA)处理交互数据,实现Web端轻量级渲染,不仅降低了移动端数据可视化运算成本,还避免使用插件和下载安装包。实验表明本文框架的显示帧率能达到30帧每秒,带宽控制在80 kb/s以内,能稳定地在手机上实现传统App无法实现的逼真VR体验。     

基于Hough变换头部检测与跟踪的方法研究

动态视频对象的识别与检测是多目标跟踪领域中的一个前沿课题,以固定单目垂直摄像头下的视频图像为前提,首先利用帧间差灰度图像双向投影检测出人体的运动区域,针对每个运动区域内人体头部运动信息的骨架轮廓具有近圆形(圆弧)这一关键特征,提出了一种基于曲线连续特征的Hough多圆检测方法来实现多目标头部定位的算法,较好的解决了多人遮挡和交叠的问题,然后提出了一种基于目标运动连续性的匹配算法对人体进行头部跟踪.测试结果表明该算法达到了较好的效果.     

基于实时数据的角色运动建模与仿真

虚拟角色运动的实时控制是虚拟健身运动仿真中的难点。提出一种基于实时数据驱动的虚拟角色跑步控制方法,建立基于传感器的实时数据获取模型,分析人体跑步运动规律,建立跑步运动的数学模型,运用基于旋转角度的方法求解人体运动链上各个关节运动,采用L-?插帧法对关键帧之间的过渡帧进行运动插值运算,在Visual C++环境下结合EONSDK实现了虚拟人跑步运动的实时控制。测试效果表明:该控制方法能很好的满足健身运动仿真的需要。     

基于VR运动模拟器的体感模拟算法的研究

针对VR(Virtual Reality)运动模拟器使用的经典体感模拟控制算法存在相位延迟、虚假暗示的缺点导致虚实运动一致性不够,引发VR晕动症的问题,提出了一种改进体感模拟算法。改进体感模拟算法在经典模拟算法的基础上加入了前庭感知系统,对算法的输出误差进行反馈,采用模糊控制算法对输入加速度和角速度进行修正和预测,并且对虚拟现实中地形的起伏变化进行模拟。在MATLAB/Simulink中对改进体感模拟算法进行建模仿真,仿真结果表明改进体感模拟算法降低了相位延迟和虚假暗示,提高了虚实运动的一致性。     

海面舰船场景的视频图像海雾去除算法

为满足海面舰船视频图像海雾去除的实时性要求,提出一种基于引导滤波的快速视频图像海雾去除方法。针对单幅图像,根据经典大气散射物理模型,首先利用暗原色先验估计大气光值和初始透射率,然后利用引导滤波优化透射率,进而求解大气散射物理模型,实现快速去雾;针对视频图像,结合帧差法和引导滤波,利用引导滤波估计视频帧序列的雾气遮罩,实现快速去雾。与其他单幅图像和逐帧视频图像去雾算法分别进行实验仿真对比研究,从主观和客观两方面进行处理结果的图像质量评价。结果表明,所提算法能实现快速海雾去除、有效提高视频去雾效率。     

VR Flier:一个面向虚拟现实通用应用开发的软件平台

详细介绍了我们自主开发的面向虚拟现实(Vtrtual Reality，VR)通用应用开发的软件平台VRFlier。它基于市场上的成熟工具库和自建工具库构建，具有跨平台、模块化、易扩展等特点，能够较为全面地支持不同领域和不同规模的VR应用开发。本文详细介绍了VRFlier的概念模型、系统结构、交互仿真处理机制、主流程、应用开发过程等。最后，给出一个基于VR Flier开发的复合材料结构设计的应用实例。     

基于虚拟现实的车辆微观行为研究

提出适用于虚拟现实环境的车辆微观行为的框架,涵盖了车辆个体的实时感知和决策。框架专为城市交通虚拟现实环境构建。对该框架在交通仿真系统中的实现技巧做了讨论。基于此框架的交通虚拟现实原型系统能够细致、真实地再现车辆的微观行为,为研究交通设计和管制提供了直观和可信的仿真工具。     

基于视频叠加的心理暗示

针对未来心理战民意制约、隐式作战等趋势, 提出了基于视频叠加的心理暗示(PSBVS)的构想. 分析了PSBVS媒体基础, 理论基础和方法基础, 为实现信息有效编码进而有效影响受众心理, 围绕暗示信息生成构建了一个基本的理论框架. 研究了主体编码过程、暗示信息视频语义层次结构, 受众心理效应过程以及三者之间的关联, 针对感知特征层建立了视频叠加的认知参数模型, 对参数设置进行了初步分析, 提出了视频叠加暗示信息的心理效果模型, 力图为信息内容和形式的确定提供一定的依据和支持. 除了心理战, PSBVS在广告营销、医疗和教育等领域都具有重要的应用价值.     

基于Steam VR的交互仿真水枪灭火训练系统设计

为节约消防训练资源，增加虚拟现实训练的沉浸感和体验感，设计了基于Steam VR的交互仿真水枪灭火训练系统。采用霍尔传感器、信号转换电路板等硬件采集传输仿真水枪的开关信号，利用Unity3D引擎结合VIVE头戴显示器搭建、呈现虚拟现实火灾场景，通过C#编程控制水枪与虚拟火灾场景进行交互，完成系统的设计。结果表明：仿真水枪替代VIVE手柄控制器进行交互训练，能极大地提高受训者的沉浸感和体验感，提升受训者使用消防多功能水枪进行灭火的能力。     

MRMark：面向三维视频融合的机器性能评测方法

三维视频融合系统涉及视频和图形的计算,对机器性能有较高要求,但现有商用评测工具缺乏对应考虑,会出现机器评分与实际运行性能不相符的情况。提出一种面向三维视频融合的机器性能评测方法,并实现了评测工具MRMark。该方法根据视频融合系统的特点设计了多组标准三维测试场景,统计测试过程中的帧率、播放的视频路数等参数,来计算GPU、CPU分数和耦合分数,以及机器的整体性能分数。实验结果表明,相比现有评测工具,该工具的评测结果能更有效地检测机器进行三维视频融合计算的能力。     

基于SIFT特征匹配的实时鲁棒视频去抖动系统

面向视频去抖动领域,提出了一个实时系统。在有效地利用尺度不变特征转换算法的鲁棒特征提取特性和随机采样一致算法的鲁棒拟合特性的基础上,所提系统可以根据运动参数的变化剧烈程度,自动调整低通滤波器的尺寸来确定抖动参数以实现图像补偿,从而有效地避免了过稳和欠稳现象;所提系统将丰富的视频参考信息与图像纹理合成算法结合起来,有效地提高了输出视频的稳定性和完整性。客观实验结果表明,该系统在峰值信噪比和耗时方面具有较好的综合优势。主观实验结果表明,所提系统在消除抖动视频中让人不舒适感方面具有较好的优越性。     

虚拟装备仿真训练系统中的一种行为建模方法

首先分析了虚拟现实系统的自主性特点,要使得虚拟环境中物体具备自主性需要建立相应物体的其物理行为模型,对其物理行为进行仿真,从而确定虚拟环境中物体的状态。在构建特定的VR系统时,人作为参与者必须按照一定的规则和虚拟环境中的物体进行交互,尤其在虚拟装备仿真训练系统中,建立相应的操作行为模型以确定环境中物体行为和反应。本文提出了一种基于规则的行为建模方法,已成功应用于某大型武器装备虚拟仿真训练系统,提高了系统的沉浸感和交互性。     

加速应力下基于退化量分布的可靠性评估方法

基于退化量分布的方法是一种被广泛应用的可靠性评估方法,然而对此方法在加速退化试验中研究并不充分。为避免依据经验或主观判断建立可靠性模型容易造成评估结果不准确的问题,以退化量分成正态分布的情况为例研究了加速应力下的可靠性评估方法。其主要特点是利用加速因子不变原则推导出模型参数随加速应力的变化规律,从而建立可靠性模型。研究结论表明所提的评估方法克服了以往方法容易造成评估结果不准确的问题。