基于四叉树结构的大规模地形生成算法

为了获得更好的三维可视化效果,在对大规模地形模型的实时生成和简化进行了研究和分析的基础上,提出了一种基于四叉树结构的大规模地形生成算法,实现了基于四叉树结构的地形模型的连续多分辨率渲染;该算法包括一种新的保持地形特征的地形简化方法和一种简单高效的裂缝消除方法.实验结果表明,该算法能够实现大规模地形的实时可视化.     

一种基于动态纹理的运动场景可视化方法

为实现大规模角色运动场景的高真实感快速仿真,提出了一种基于动态纹理的可视化方法. 使用基于关节点旋转角的动作迁移方法,获取角色的运动动作;使用基于曲线式骨骼的变形方法,实现运动角色变形;将角色运动过程,通过渲染到纹理技术,生成内容可以实时更新的动态纹理;将角色的动态纹理应用到Billboard上,替代运动角色,实现快速绘制;使用GPGPU(General Purpose on GPU)技术加速角色变形和绘制,进一步提高仿真速度. 对于包含1万个角色的大规模场景,可以实现30FPS的实时渲染,实验结果表明该可视化方法能够快速仿真大规模角色的运动场景.     

虚拟现实技术在非恒定流实时仿真中的应用(英文)

为实时显示河道流场的动态变化过程,将虚拟现实技术应用于非恒定流的实时仿真模拟,开发了基于虚拟现实技术的流场动态可视化系统.采用虚拟现实技术在计算机中构建真实的三维地形地物,进行交互漫游;河道流场状态由二维水动力学模型提供;基于粒子系统思想,采用运动的矢量箭头模拟动态流场,并将该流场集成于三维场景中,实现了虚拟现实与科学可视化的有机结合.为解决三维虚拟仿真与数值计算数据量和计算量都很庞大的问题,采用基于网络的并行算法,使数值计算与三维显示在不同的PC上进行,计算结果通过网络传输进行交互,同时采用插值处理的方法解决计算速度与显示频率不协调的问题.系统用来模拟三峡工程与葛洲坝工程当前流量状态下整个流场的动态变化,具备直观性、实时性和科学性,是流场实时模拟显示的解决方案之一.     

大规模室外场景中漫游实时渲染技术研究

大规模室外场景中漫游并实时渲染问题是目前图形学和虚拟现实中研究的热点,其中如何有效地剔除场景中无关物体,将关系到实时渲染的速度和质量.基于现有算法,提出地形采用分块管理和对场景中物体进行视锥扫描的方法来绘制整个室外场景.实验结果表明,该方法在大规模室外场景中漫游并实时渲染上能取得较好效果.     

大规模室外场景中漫游实时渲染技术研究

大规模室外场景中漫游并实时渲染问题是目前图形学和虚拟现实中研究的热点,其中如何有效地剔除场景中无关物体,将关系到实时渲染的速度和质量.基于现有算法,提出地形采用分块管理和对场景中物体进行视锥扫描的方法来绘制整个室外场景.实验结果表明,该方法在大规模室外场景中漫游并实时渲染上能取得较好效果.     

Internet环境下海量地形数据发布和三维显示

论述了在Internet环境下海量地形数据发布和三维显示的关键技术 ,包括平均插值小波建立金字塔数据结构的原理和方法、快速压缩解压缩技术、网络模型和基于视相关的二叉三角形简化地形的算法 .在此基础上 ,开发了基于Internet的全球三维可视化信息系统 .实验表明 ,所提出的技术方案是切实可行的 ,完全能够满足Internet环境下大规模数字高程模型和影像实时无缝漫游的要求 .     

面向协同装配仿真的虚拟现实网格环境

针对复杂产品装配设计过程中,零部件模型众多,数据量巨大,一般虚拟装配仿真软件无法进行实时处理的问题,提出了一种新型虚拟现实网格环境.该系统通过网格资源管理及共享技术聚合企业大量空闲计算资源,采用基于Sort last算法和远程视频可视化的并行渲染框架支持实时交互式装配仿真.在汽车装配工位协同仿真中,该系统的主要设计功能和目标得到确认.仿真结果表明,在现有软硬件环境下,该系统能够较好解决大规模复杂场景的实时处理问题,同时可显著提高资源利用效率.     

基于信息熵的分块地表模型无缝绘制方法

设计一种视点相关的地形分块调度处理框架,针对大规模分块地形的实时载入和渲染时不同层次细节之间的缝隙,提出一种基于信息熵的实时缝隙填充方法,将三维场景绘制结果转换到图像空间,根据地形之间的缝隙与周围纹理的差异定位缝隙,通过在全局范围内使用确定的邻域搜索最佳匹配像素对缝隙中的每个像素进行填充;在填充时使用纹理颜色信息熵筛选需要检索的像素以降低计算量,并结合GPU图形硬件对算法进行加速。实验表明,该方法能够对大规模的地形进行实时漫游同时对分块间的缝隙进行平滑填充。     

大规模多分辨率纹理数据管理与建模研究

采用视点相关的地形多分辨率的模型来解决大规模地形纹理可视化问题。将全球影像数据按照墨卡托投影进行分割存储,构建纹理金字塔,通过架设纹理数据库,结合数据库在数据管理方面的优点,实现了快速有效地管理海量的纹理数据。采用四叉树的实时多分辨率纹理模型,动态加载纹理数据,预加载纹理,进一步提高纹理数据的显示速度,很好地制衡纹理绘制速度与画面失真程度间的矛盾。     

自主越障时关节轮式移动机器人的姿态设定

研究了关节轮式移动机器人自主跨越奇异地形障碍时初始姿态和越障姿态的设定问题,采用反向控制策略是克服由于地形几何中奇异性变化和参数不确定性所带来规划困难的有效方法,反射控制的关键是有效的实时环境感知和对感知信息的实时有效响应,而实时感知和实时响应的关键是对紧要地形（眼前）的感知和相应合理的响应,合理设定初始姿态可以使关节轮式移动机器人能够感知“眼前”地形的奇异变化,也就是能够感知四轮载体不包容的地形,而正确的越障姿态是关节轮式移动机器人对“眼前”地形的奇异性变化所做合理响应的姿态。     

虚拟战场环境实时碰撞检测技术

虚拟战场环境地城广阔、战场目标众多,传统的碰撞检测方法是遍历战场中的每一个目标,这将大大影响碰撞检测的实时性．提出了基于OBB战场环境的感兴趣区域(AOI)的实时碰撞检测算法．当战场环境内部状态发生变化时,该算法仅对AOI区域而不是整个战场环境进行碰撞目标的检测,可大大提高虚拟战场环境中碰撞检测的有效性,而且完全不降低碰撞检测的精确性,减少了系统碰撞检测的负担,提高了系统的实时性．     

面向飞行模拟的大气效果实时绘制技术

针对飞行模拟器视景仿真系统特点,提出了一种适用于大规模场景、基于物理的大气效果实时绘制方法。介绍了大气效果的基本概念、实时绘制的简化模型和图形处理器(GPU)加速方法;修正了光照模型,使大气散射效果随高度而变化;使用开源视景仿真软件OSG(OpenSceneGraph),实现了大场景单散射大气效果的实时绘制。结果表明,基于物理的大气效果绘制,能增加飞行模拟视景仿真的真实感。     

Research on Virtual Object Tele-operation Based on Gesture

A tele-operation method of virtual environment based on gesture is presented.Firstly,the design block diagram and the information flow of the virtual environment tele-operation simulation system are given.Secondly,the coordination transformation between virtual gesture and the tele-operated aircraft is presented.Finally,a tele-operation simulation system based on gesture is developed.And the simulation results demonstrate that there is more consistency between the virtual gesture and the moving object.     

Research on Virtual Object Tele-operation Based on Gesture

A tele-operation method of virtual environment based on gesture is presented.Firstly,the design block diagram and the information flow of the virtual environment tele-operation simulation system are given.Secondly,the coordination transformation between virtual gesture and the tele-operated aircraft is presented.Finally,a tele-operation simulation system based on gesture is developed.And the simulation results demonstrate that there is more consistency between the virtual gesture and the moving object.     

基于元模型的战场环境多分辨率建模

为了满足复杂仿真系统对战场环境模型不同分辨率的要求,解决不同分辨率环境模型的转换问题,给出了基于元模型的多谱线分辨率战场环境建模方法.该方法首先对将要建模与仿真的战场环境进行分解,得出战场环境模型的组成部分及战场环境与军用仿真实体的5个交互类别,然后通过战场环境的元建模参考框架,给出了战场环境元模型最基本的组成要素,利用递阶层次的元模型来构造各个环境模块,最后使用BNF来实现战场环境的元模型,通过合并元模型的相同节点来实现不同层次细节和详细层度的多谱线分辨率环境模型,也保证了战场环境模型的语法一致性.     

基于八叉树网格的直流电阻率法有限元数值模拟

在VC环境下,使用C语言,实现了基于八叉树网格的三维直流电阻率法有限元数值模拟程序。三个典型模型的算例被用来证明八叉树网格方案适合于复杂地电模型的数值模拟：数值模拟了球体模型,随着网格对球面边界的不断逼近,数值模拟的精度也逐步提高;计算了覆盖层下倾斜板状高阻体模型,在偶极-偶极视电阻率断面上,能清晰地看见高阻体模型的形态、埋深;仿真了联合剖面法测量三维地形下埋藏低阻椭球体的情况,由于地形的影响,在视电阻率曲线上不能发现低阻异常的存在,利用比较法进行地形改正后,低阻异常得到凸显。     

基于层次映射的三角形中点位移法

三角形中点位移法生成三维地形时,会产生裂缝,且计算和渲染的实时性不高,计算机内存利用率低下.文章在三角形中点位移法的基础上,提出层次映射的概念,将递归转化为非递归的分层迭代来处理;用该方法能够较好地解决裂缝以及计算和渲染实时性不高的问题,提高系统的空间利用率,并且通过实验找到位移比率的一些取值范围,在不同的范围内设置位移比率,可以模拟多种不同的地形.     

基于DirectX构建虚拟战场环境研究

虚拟战场的构建是当前军事仿真领域中的一个非常前沿性的课题.随着计算机硬件性能的大幅度提高,使得在PC机上利用底层的图形函数接口构建虚拟战场环境也成为可能,从而可以大大降低成本.探讨了DirectX在三维地形模拟、海洋环境仿真、战场特殊效果、自然现象模拟、武器装备动画、人员动作模拟和战场三维真实感声音生成中的应用.比较全面地介绍了利用DirectX构建虚拟战场环境所涉及到的各种技术.     

地形可视化算法研究

近年来,随着计算机硬件性能的不断提高和相关算法的研究,地形可视化在三维游戏、飞行模拟训练、战场环境仿真、地理信息系统、虚拟现实等领域得到了广泛的应用。本文主要从构建地形网格、简化地形网格、计算对象空间误差和屏幕空间误差、视域剔除的实现等方面对地形可视化算法进行了深入的研究。最后总结并分析了地形可视化算法今后的研究重点。     

遗传牛顿插值算法在地形可视化中的应用

在虚拟战场环境背景下,针对地形可视化中的特殊要求,基于牛顿插值算法计算出所要补充的地形数据,利用遗传算法对插值数据进行优化选择。试验结果表明,该方法是一种简单快速,信息不失真,有着实用价值的地形数据插值方法。