虚拟仿真技术在高能激光系统研究中的应用研究

高能激光系统的研究是一项复杂且耗费巨大的工程。随着计算机技术、数值仿真技术、科学可视化技术和虚拟现实技术的不断发展，虚拟仿真已经成为科学研究的重要手段。探讨了虚拟仿真技术在高能激光系统研究及试验过程中的应用，描述了建立高能激光系统虚拟仿真环境的基本构想，提出了虚拟仿真环境概念模型和结构模型，并讨论了建立高能激光系统虚拟仿真环境的关键技术。     

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.     

战略对抗演习系统中的虚拟信息综合可视化研究

战略对抗演习系统是面向高层的战略决策训练系统,其中包含了许多的模型和大量的信息。分析了战略对抗演习系统中信息可视化的需求和现有系统的优势和不足,提出用虚拟新闻对各种信息进行综合可视化表现的方法,研究了将多种不同类型的信息进行可视化处理过程中信息的获取、存储、表现等技术途径。结果表明,各种信息综合到虚拟新闻中后,使得虚拟新闻更像真实世界中的电视新闻,为参演人员营造的虚拟信息环境更加逼真。最后给出了下一步的工作展望。     

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。     

融合真实感模型的沉浸可视化

科学计算可视化给工程师提供一个洞察产品性能的有效途径，但数据量的增加远远超过人们理解数据的能力。科学家观察数据和操纵数据都利用简化的环境和模型，大大约束了对产品和物理现象的观察。该文提出了一种结合虚拟现实技术、科学计算可视化和几何建模技术的创新可视化方法。将科学计算数据和真实感模型有机结合起来，利用虚拟现实技术，提供用户栩栩如生、身临其境、高交互的沉浸可视化环境。论文给出了系统详细构架，建立虚拟场景树以及构造可视化结果融入场景的流程，研究沉浸可视化的使能技术。最后在Powerwall系统上实现了系统原型，并应用在工程实践中。     

分布式协作虚拟样机可视化框架

基于微型计算机的分布式协作虚拟样机可视化框架具有低成本、体系结构开放的特点。通过模型对象的层次化设计，利用全局场景和本地场景的概念，不仅能够保证虚拟样机对象分布式渲染的实时性，同时也能够实现分布式系统中对象的同步处理。在可视化框架中，Microsoft DirectX提供了优秀的渲染引擎，CORBA技术在分布式环境中构成系统软总线。实验原型系统验证了DirectX能够在微型机算机上满足虚拟样机的3D渲染需求。     

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.     

多感知通道融合虚拟实验的快速生成方法

针对传统虚拟实验存在的开发效率低、体验单一等问题，提出多感知通道融合虚拟实验的可视化快速生成方法。对虚拟实验的实验步骤、实验步骤序列进行定义。提出基于Petri网的实验元素参数化描述方法对实验步骤序列进行描述，突破传统虚拟实验一步步按既定程序走的约束，支持建立探究式虚拟实验。提出路由图的可视化表达方法及其与Petri网之间的转换方法，使用户能通过编辑路由图的方式实现实验的快速开发，融入了嗅觉与温感两个通道的反馈，使实现视、听、嗅、触多感知通道融合的虚拟实现成为可能。为验证所提出的方法，开发了相应的原型系统，并以铝热反应实验为例，介绍生成过程。结果表明：该可视化快速编辑方法对虚拟实验的编辑有效且可行。     

基于ROAM算法的弹坑实时可视化系统设计

基于复杂的虚拟战场环境仿真及三维游戏的高逼真度要求，多分辨率动态地形的实时可视化，近年来在国内外得到了普遍的重视和研究。在前期初步研究动态地形的表示及动态地形多分辨率实时可视化的基础上，基于ROAM静态地形算法的动态扩充，设计了弹坑实时可视化系统的仿真管理。并初步实现了战场环境中弹坑的实时可视化。     

虚拟战场环境生成系统设计与研究

虚拟战场环境是军事仿真应用的可视化平台。结合具体应用系统的研制开发，对虚拟战场环境生成系统的构成进行了论述，对虚拟现实技术应用于虚拟战场环境的关键技术进行了分析、探讨，包括基于复杂度的三维实体建模方法，三维地形的快速生成与漫游控制、多窗口与多视口、人机交互等技术的实现。文中所述及的系统已成功应用于某大型网上战役训练和作战指挥系统。     

小尺度封闭空间可听化研究

在小尺度封闭空间内,声波低频成份的波长与空间尺寸相当,声音在传播过程中所发生的散射、衍射等波动现象不容忽视。因此,目前以几何声学为理论基础的可听化无法直接用于小尺度封闭空间中,需要发展以波动声学为理论基础的可听化。本文将以室内声场有源Helmholtz方程及其相应边界方程为基础,首先推导了求解小尺度封闭空间低频声传递函数的有限元模型。其次,研究了在小尺度封闭空间内的双耳特性的处理方法。最后,给出了小尺度封闭空间可听化的软件实现方法,并在一车体模型内实现了可听化。     

虚拟现实环境中涡流特征的多通道感知技术研究

科学计算可视化给工程师提供一个洞察产品性能的有效途径。然而传统的可视化技术几乎都在视觉上传递信息,多元显示、全局视角、交互等都约束了对产品更深一步的观察。本文提出了一种结合涡流特征提取、涡流基于特征的可视化、涡流特征的声音表达得多通道感知技术,对三维矢量场的多维数据更深一步探测。结合虚拟现实技术,提供用户栩栩如生、身临其境、高交互的多通道感知矢量场的环境。     

一种结合视觉听觉触觉的三维涡流结构多通道感知方法

计算流体动力学在产品开发过程中的概念设计评价越来越重要，而对计算流体动力力学的可视化给工程师提供一个洞察产品性能的有效途径。然而传统的可视化技术几乎都在视觉上传递信息，多元显示、全局视角、交互等都约束了对产品更深一步的观察。本文提出了一种结合听觉、视觉和触觉的涡流特征提取、基于涡流特征的可视化、涡流特征的声音表达、触觉的多通道感知技术，对三给矢量场的多维数据更深进一步探测。结合虚拟现实技术，提供用户栩栩如生、身临其境、高交互的的多通道感知矢量场的环境。本文的技术应用于某汽车空调公司的主流道设计。     

地质导向钻井信息可视化与协同决策虚拟系统

针对地质导向钻井中传统的数据分析、处理、解释、展示及决策控制方法的不足，提出基于计算机网络环境运用虚拟现实和CSCW技术构建一个信息可视化与协同决策虚拟系统。该系统可为地质导向钻井提供一种新型的远程沉浸式信息可视化与协同决策工作环境，以提高钻井成功率。文中详细描述了系统的体系结构、信息可视化及协同决策虚拟环境的实现方法。     

基于粒子系统算法的矿井火灾可视化研究

利用虚拟现实技术系统对矿井火灾进行模拟,从而提高矿井火灾救灾处理及事故勘察水平是当前煤矿灾害处理的发展方向。其中最关键的技术是解决矿井火灾模拟中火灾现象可视化的问题。本文从矿井火灾现象独有的现象出发,论述了采用粒子系统建立矿井火灾虚拟现实系统中火灾现象的可视化表现的原理、算法,介绍了煤矿火灾的特点以及粒子系统算法应用于煤矿火灾虚拟现实时的特殊处理方法。据此编制了基于粒子系统算法的矿井火灾可视化程序。     

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。     

基于GeoVRML的虚拟校园景观构建与网络发布

虚拟GIS(VRGIS)技术已经成为虚拟城市系统建设研究的热点且得到了广泛的发展和应用。介绍了如何应用地理虚拟建模语言GeoVRML构建虚拟校园场景,实现网络三维可视化发布的基本方法和步骤,并成功构建了首都师范大学虚拟校园场景。