虚拟样机可视化支撑平台的研究与实现

虚拟样机的开发过程实质上是一种基于模型的不断提炼与完善的过程。虚拟样机作为复杂的系统工程项目，强调的是资源的共享及团队的协同工作。而虚拟样机可视化支撑平台是虚拟样机支撑平台的一部分，其任务是支持建立包括武器装备虚拟样机协同设计、开发以及运行、评估全过程的可视化工具集。就研究开发武器装备虚拟样机可视化支撑平台中的协同可视化技术和框架的研究与实现进行了总结。     

虚拟地理环境三维可视化系统构建

以现阶段虚拟地理环境发展为背景,介绍了虚拟地理环境平台的整体建设,分析了三维可化系统在平台建设中所起的作用,针对虚拟地理环境的特点设计开发了三维可视化系统VirtualGIobal,并深入探讨了开发过程中数据组织、场景构建.数据调度、渲染策略等关键技术的实现.经验证,该系统能够符合地学分析可视化的要求,较好的完成地理环境的可视化表达.     

基于Java和MySQL的虚拟现实动态场景构建方法

虚拟现实建模语言（VRML）作为描述网络三维虚拟场景的标准，已广泛应用于各行业的可视化仿真相关研究，然而VRML以及其新标准X3D在动态场景的构建和场景对象的实时信息获取方面很不完善，通过建立用于存储虚拟场景物体的几何特征参数的MySQL数据库，利用VRML语言提供的JavaEAI编程接口，并结合JDBC数据库驱动技术，实现了基于Java Applet的从MySQL场景几何信息数据库到虚拟现实动态场景的实时快速构建，以及场景对象到对应属性信息数据库记录的连接，最后给出了水电工程混凝土大坝浇筑过程可视化仿真的应用实例。     

SABS算法在虚拟水电（仿真）系统中的实现

采用C/S结构的基于虚拟现实的水电仿真系统中,虚拟可视化场景与仿真数学模型间存在时间不同步的问题,以致影响虚拟可视化场景与仿真数学模型间的交互,造成虚拟可视化场景的运行出现不连贯的现象.针对这一问题,在系统中应用SABS算法,调整虚拟可视化场景与仿真数学模型间的时间差,以改善系统的交互性,使虚拟可视化场景的运行更加流畅,并进一步分析了算法在系统运行过程中对系统交互性的影响.     

基于OpenGL的机器人虚拟漫游系统开发

基于OpenGL图形库具有的强大三维渲染能力，开发了一个机器人虚拟漫游环境，提出了一种基于PC的机器人虚拟漫游框架，重点描述了建立三维场景及漫游系统中观察者与机器人的位置控制方法，实现了观察者与机器人的三种不同相对运动状态。实验结果表明，该系统取得了良好的仿真效果。     

基于VRML-HLA的分布式虚拟样机环境的设计与实现

分布式虚拟样机环境是对复杂虚拟样机实现“快、好、省”采办的一个必由之路。本文针对分布式虚拟样机环境的需求,在提出基于VRML-HLA的分布式虚拟样机环境体系结构的基础上,重点介绍了基于RTI的互操作过程,并通过原型系统的实现验证该体系结构的可行性。最后对实验结果进行了评估和讨论。     

虚拟空间场景的建模与仿真

建立了日、月、地球以及各类航天器的三维实体模型，利用视景仿真软件Vega实现了实体模型的驱动与场景特效的渲染，并利用Vega的回调机制绘制出星空背景，初步构建了一个虚拟的空间场景。系统引入图形案群，利用其强大的分布式计算与图形渲染能力，结合分布式Vega良好的帧同步特性，建立了双通道、八节点的被动立体投影环境，大大增强了系统的实时性与沉浸感，取得了良好的仿真效果。     

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。     

协作虚拟样机与协同设计方法

协作虚拟样机技术是在分布式环境下，多领域专家协作建立和应用虚拟样机的方法和技术，本文分析了协作虚拟样机与协同设计的关系，提出了基于协作虚拟样机的协同设计方法，该方法可全面而灵活地支持协同设计，在产品实际设计、制造和使用之前，对其功能、性能进行充分仿真与验证。文中还讨论了协作虚拟样机建模方法和异构仿真方法，并给出了基于协作虚拟样机的协同设计环境的总体结构。     

基于碰撞检测的触觉渲染优化方法

提出了一种基于碰撞检测的触觉渲染优化方法，根据触觉设备的运动状态，在主线程中动态构造一个包围盒，使用方向包围盒（OBB）碰撞检测方法裁减掉大量的不可能“触摸？’到的三角面片集，只渲染可能“触摸’，到的三角面片来。实例分析表明优化后的触觉渲染算法占用时间基本不受场景中三角面片数量的影响，适合虚拟装配场景的触觉渲染。     

一种加速复杂场景绘制的可见性判断算法

论文研究了基于微机平台的复杂场景实时生成的关键技术,采用面向对象技术构造了虚拟场景的树型层次组织,提出了基于三维地形的场景空间层次包围盒构造方法,基于空间层次包围盒进行快速可见性预判断和LOD层次计算,实现了一个基于微机平台的复杂场景实时生成系统,并应用于虚拟战场的实时仿真。     

一种协同渲染环境下的场景管理策略

随着计算机图形学和虚拟现实技术的发展,场景的实时渲染逐步成为计算机图形学中一个令人关注的重要问题,而各种高沉浸感虚拟现实环境的出现使得多场景的协同实时渲染成为必要。因此,为实现多场景的协同实时渲染,提出并实现了一个协同渲染环境,并对其中采用的场景管理技术进行研究,采用八叉树和场景树相结合的方法对场景中的静态和动态实体分别进行管理,以此为基础,实施了场景管理与绘制相分离的策略。实践证明,利用这种场景管理的思想,结合通信机制,能实现多场景间的协同实时渲染,从而验证了这种场景管理思想的有效性。     

一种基于视角剖分的可见性算法

文中提出了一种适用于在给定视点运动路径情况下,处理三维场景的可见性预处理算法。首先对所有可能的视线方向所对应的立方体进行细分,然后对分割后的平面沿着运动路径移动所形成的光束体进行可见性预处理,最后合并这些光束体得到对该运动路径的可能可见面集合(PVS)。由于能够有效的剔除被较大的物体遮挡的小物体,使得PVS中的面片数量远小于整个场景的面片数目,这样就可以避免绘制完全不可见的物体,从而提高场景的实时绘制的速度。     

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。     

一种基于亮度和深度信息的实时景深渲染算法

在研究透镜成像模型与针孔成像模型的基础上,提出了一种基于亮度和深度信息的实时景深渲染算法,首次把景深渲染应用到增强现实系统。使用OpenGL和Visual Studio2008实现整个算法。通过建立三维空间坐标系,实时追踪和获取真实场景深度信息,把生成虚拟物体融入到真实场景中。随后,依据亮度信息对虚实融合场景进行模糊处理。最后进行图像融合,把模拟的景深效果输出到屏幕。实验结果表明,新算法更接近于真实摄像机拍摄的景深效果图,适用于增强现实系统。     

一种大数据量森林场景组织及其实时绘制方法

针对森林场景建模的复杂性和大数据量等特点,并在对比分析各种场景组织算法的基础上,阐述了采用八叉数结构（Octree）来组织森林场景的流程,提出了层次包围盒＋线性边缘检测的预裁剪算法,并将该算法应用于大数据量森林场景的实时绘制;文中还对实验结果进行分析,得出了八叉树结构对场景不同划分深度对绘制效率影响的规律。实验结果证明层次包围盒＋线性边缘检测的预裁剪算法的具有实用性和通用性等特点,特别适合均匀分布的场景数据的组织和实时优化绘制。     

面向虚拟环境的场景管理关键技术及其实现研究

研究面向虚拟环境的场景管理关键技术并加以实现。构建了一种能有效描述大规模虚拟环境的场景图和基于该场景图的场景二叉树(SBSP)，以此为基础，实施了场景管理与绘制分离策略。提出一种基于多线程入口的大规模虚拟场景的实时调度方法，该方法由入口根据化身的运动对空间进行实时调度，能避免传统调度方法的复杂的多线程通信。以上述关键技术为核心，利用OpenGL和C 开发了虚拟环境原型InteVRl．0，该系统可实现大规模虚拟环境的场景管理和实时漫游。     

虚拟现实中基于图像绘制虚拟场景技术综述

虚拟环境漫游系统 ,传统上是采用计算机图形学原理建模来绘制虚拟场景。这种方法需要费时费力的建模和昂贵的专用绘制硬件。绘制质量和场景的复杂性常常因为实时要求而受到限制。最近几年 ,基于图像的绘制技术渐渐引起人们的兴趣。与传统的几何绘制技术完全不同 ,它是一种通过实景拍摄获取图像来表示虚拟场景的技术。全面介绍了基于图像绘制虚拟场景的发展历史、现状以及应用前景。深入地论述了所采用的方法和相关问题。