飞行仿真中三维云场景的渲染

云的建模和渲染是近年来计算机图形学领域的一个研究难点,在飞行视景仿真系统、计算机游戏、三维动画领域中有着广泛的应用.从建模方法、光照模型以及实时渲染3个方面对云景仿真进行研究.提出一种基于粒子系统的静态云建模方法,降低了建模的复杂度.采用云的多重散射光照模型加速了渲染速度,并且结合Impostor技术、Billboard技术实现云场景的实时漫游.仿真结果表明,生成的云层效果真实,具有良好的实时性,可在普通的PC机上流畅运行.     

基于云渲染的三维BIM模型可视化技术研究

利用BIM(Building Information Modeling)技术进行工程建设的精细化管理需要实现三维BIM模型的在线展示及交互操作.传统的三维图形可视化技术虽然能够实现模型展示,但存在模型文件格式兼容性差,对终端设备硬件要求高,缺少必要的交互功能等问题.针对这些问题进行系统分析,提出了一套基于云渲染技术的三维BIM模型可视化解决方案.其中包括源模型文件轻量化转换技术,基于HOOPS的图形引擎开发技术,以及基于云渲染的大体量模型浏览器展示和交互技术.通过系统研发实现了主流建模软件Revit、Catia、Microstation、Tekla模型源文件的轻量化转换,以及基于云渲染的图形引擎系统,并在北京至张家口铁路工程建设项目中进行了验证.     

输变电GIS系统中电力线路要素模型库的建立

在输变电GIS三维可视化过程中,建立电力线路要素三维模型库是非常重要的.本文给出了建立三维模型库的方法.使用3DMAX作为建模工具,并用OSG做为底层的渲染基础框架设计了8种电力线路模型原型,提出了动态模型实列的概念和分页加载渲染的方法,制定了数据存储格式与标准,使得GIS系统能够直接从模型库中调用线路杆塔模型,实现了输电线路的三维全景仿真.     

山体坡度对山体周围高速公路路面风速及行车安全的影响

为深入研究山体坡度对山体周围环境风的影响,基于计算流体力学理论,选择Fluent仿真环境建立高度相同、坡度不同的二维余弦山体模型进行数值风洞试验.依据高速公路与山体的空间位置关系以及常见车型的风压中心高度,定量研究了山体坡度与山体周围高速公路路面环境风的关系.实验结果表明,山体顶端和山体下游区域是山体周围环境风的局部极大值点,并通过数据分析和曲线拟合得到了相应的拟合公式.实验结论揭示了途径山体的高速公路路面环境风受山体坡度变化的影响规律,为三维山体建模仿真参数的确定提供了依据,可为"风-车-路"系统的深入研究、待建高速公路的选线以及运营高速公路的风速预警系统提供理论和技术支持.     

基于GSPN模型的动漫渲染系统可扩展性分析

基于广义随机Petri网(GSPN)模型方法,针对局部集中式架构下的动漫渲染系统,通过分析不同用户数提交渲染请求时系统的平均时延来研究系统的可扩展性.首先分别建立了单用户、双用户和三用户提交渲染请求时的GSPN模型,然后选取平均时延作为渲染系统的性能评价指标,采用SPNP 6.0对上述3种情形进行了实验分析.实验结果表明,随着用户数的增加、渲染系统的平均时延呈折线上升趋势.     

MFC框架下3DS模型接口的研究与实现

通过三维建模软件3DS Max可以进行快速三维建模,但用户的实时交互式是三维建模软件的最大缺陷.本文分析了3DS数据文件格式,以其内部的树状结构为基础,采用Visual C++的MFC框架为编程环境,开发了MFC与3DS模型的接口系统.读入3DS模型后,基于透视、消隐等原理构建了三维网格模型,基于真实感光照模型渲染了三维表面模型,既提高了在MFC中进行三维模型的开发效率,又实现了对三维模型的交互控制.     

基于无线传感器网络的分布式山体滑坡预警监测

设计了一种采用无线传感器网络作为主要技术手段的山体滑坡预警监测系统.研究核心是滑坡体应力数据的统计模型以及相应的分布式监测算法.应力数据通过高斯变量平均过程(VMGP)来建模.在滑坡预报中,漏报率是衡量监测系统性能好坏的标准.把分布式监测算法和传统的中心监测算法作了对比分析,实验从滑坡漏报率分析得到前者的性能优于后者,从而验证了分布式监测算法的可行性.     

基于物理约束的玉米叶片建模方法

植物真实感建模与仿真不仅是现代农业科学与植物学领域面临的难点问题之一,也是计算机应用与虚拟现实技术领域的研究热点.而玉米是我国乃至世界范围内重要粮食作物,玉米叶片建模是现代农业虚拟植物领域中面临的重要问题.本文提出一种基于物理约束的玉米叶片三维建模方法,主要针对玉米叶片褶皱特征,建立基于质点弹簧系统的物理约束模型,并提取特征参数建立一种自适应物理约束机制,生成具有复杂形态的玉米叶片模型,并且通过一系列特征参数调控和特征点约束实现一种交互式玉米叶片建模机制,最后基于偏微分方程曲面建模方法构建真实感玉米叶片三维模型,并集成开发相应软件原型系统.结果表明,本文方法以一种自适应机制有效、高效生成具有一定真实感效果的玉米叶片模型,少量参数控制的建模方式使自动化生成大规模玉米三维群体模型成为可能,为虚拟植物领域建模应用提供可用的技术参考和方法工具.     

基于模型检测和Maya MEL脚本反馈机制的动漫渲染中间件开发

基于模型检测方法对动漫渲染计算中间件进行了建模,采用CTL(Computational Tree Logic,计算树逻辑)对系统待验证的性质进行了描述,并进一步通过SMV(Symbolic Model Verification,符号模型检查)工具验证了所构建模型的相关性质,进一步利用Maya软件内嵌MEL脚本语言的渲染反馈机制,实现对外部INI文件的更新,在VC+ +环境下开发了动漫渲染计算中间件,基于定时器响应事件来周期性地读取INI文件,实现了渲染计算进度的实时感知.该中间件具有易用性、可移植性的特点,支持渲染参数设置、渲染进度获取和渲染结果查看等功能.     

基于网络流的巨型模型渲染系统

提出一种基于混合元素的网络流可视化渲染系统,采用新的分块方法对块内数据用点和三角形面片混合元素进行表示.不仅保留了点渲染的优点,弥补了其渲染效果的缺陷,同时由于采用外存渲染技术,减少了内存的占用量.此外,还对系统的传输机制进行了改进,使之更加适应远程浏览三维模型的要求.     

基于连续细节层次的地表模型实时绘制算法

研究地表模型的实时绘制,提高绘制速度及可信度。采用点到平均平面的误差度量和基于渐进网格的动态简化方法,使简化可随视点参数而动态变化。     

高原山区遥感植被制图研究综述

 植被制图是植被生态学研究的基础和重要内容之一.在环境复杂、异质性高的高原山区,由于诸多因素的影响给该区域的遥感植被制图带来很大的困难和挑战.作者重点介绍在复杂山区环境中利用遥感技术进行植被制图的基本过程.为了提高山区遥感植被图的精度,建议注意以下几点：①在提取训练样本阶段,应将同一地物或者植被类型根据其不同的光谱特征分成不同亚类型进行选取训练样本;②现有许多地形校正模型不能有效地提高遥感分类精度;③分类器选择时,建议选择人工智能神经网络分类法、决策树、基于专家知识分类法等先进的非参数分类器;其次如果选择使用中低分辨率影像数据,可以考虑使用亚像元或软分类法;当使用高分辨率影像时,选择基于对象分类法要优于基于像元分类法;④结合辅助数据,尤其是DEM数据能显著提高山区遥感植被或森林制图精度.将来高级地形校正模型和分类算法需要进一步开发和发展.GIS技术与遥感数据结合也是未来遥感植被制图技术发展的一个重要方向.未来研究还需要将群落和植被生态学的理论和方法与遥感技术相结合来提高山区植被制图精度,并促进遥感科学和空间植被生态学发展.     

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。     

一种改进的蜘蛛网格建模方法

改进的蜘蛛网格建模算法,对具有明显几何特征的长通道型场景建模,可以通过用户指定原始图像中的灭点、内矩形和四条放射线形成不等边盒状模型,利用投影几何原理并经过简单地计算既可产生逼真的三维场景.实验结果表明:该算法弥补了TIP模型在实现长通道型场景绘制中的不足,提高了图像绘制和漫游的有效性.     

山谷环流的二维数值模拟

建立一个采用地形跟随坐标系,能适用于复杂地形的边界层数值模拟的二维静力平衡大气模式．模式只需要单点探空资料及高层地转风资料作为初始条件．利用该模式对祁连山引起的山谷风环流进行模拟研究,试验结果表明在早晨有较强的下坡风,厚度为１０００ｍ;而在下午表现为谷风,厚度为８００ｍ．     

植物群落趋中生态适应对策值

采用野外样方调查和建模分析等方法初步阐明了植物群落趋中生态适应对策假说；提出了生态适应对策系数——ＫＷ值．模型分析结果与实际测试和观察结果基本一致．得出可以利用ＫＷ值对植物生态适应对策进行量化研究的结论     

基于视窗采样的大规模三维电磁环境可视化

目前三维电磁环境可视化大多针对局部地形区域,为了实现大规模场景三维电磁环境的可视化,提出了一种基于视窗采样的体数据组织方式。通过提取视窗所显示的数字地球经纬度范围,确定三维电磁环境的绘制区域,进行等间隔采样并使用Longley-Rice电波传播模型计算得到体数据。采用面绘制的方法对大规模场景三维电磁环境进行可视化。采取基于频域、时域的展示方法对三维电磁环境进行实时动态的展示。实验结果表明,能够较好地展示大规模场景三维电磁环境的整体特征和局部细节,体数据计算速度相比传统方法取得了一定提高。     

基于Shear-Warp的预合成体绘制方法

为提高用Shear-Warp重建的三维医学图像的质量,提出了一种改进的基于Shear-Warp的预合成体绘制算法IPVR.该算法采用预合成体绘制技术,在重采样过程中,结合体绘制方程和光照模型,确定最终的重采样值并合成中间图像,从而消除标准Shear-Warp算法中因欠采样而产生的混淆现象.实验证明该方法满足实时体绘制要求,显示效果较好.     

特长公路隧道场地地震危险性分析

地震危险性分析是做好工程设施抗震设防的关键,本文以阿尔金山隧道工程场地为工程依托,采用概率地震危险性分析方法,对该地区潜在震源区模型进行了层次空间划分,通过借鉴外地地震活动确定了震源模型的地震活动性参数和相应的衰减关系,并计算了该地区50年超越概率63%、10%、5%水平下的地震危险性。研究结果可以作为阿尔金隧道工程场地地震危险性及风险评估的参考资料,也可为类似工程场地地震危险性分析提供参考。