一种三维DNA构象的交互式参数化模拟方法

提出一种适用于移动平台的交互式参数化DNA三维动态模拟方法.依据不同的DNA模式参数,利用基于自然特征的AR识别技术和曲线,直观形象地展示DNA的多种三维构象,动态模拟碱基互补配对、碱基对边堆叠边螺旋、 DNA复制的边解旋边半保留半不连续复制等微观过程.研发DNA三维动态模拟原型系统,实验结果表明,通过视、听、触、实物等多通道交互,有利于用户随时随地自主使用,增强用户对DNA知识的理解、掌握,引导用户进行更深层次的思考,提高知识的传递效率.     

视频图像中监控目标的空间定位方法

为解决视频监控系统中目标空间定位存在困难大、耗时等问题,根据OpenGL透视成像与摄影测量一致性原理,提出基于三维场景仿真成像,并依靠视频图像与仿真图像间的对应关系进行地理场景中目标的空间定位方法.在视频成像时摄像机内外方位元素已知的情况下,在三维虚拟场景中形成虚拟相机来模拟实际摄像机成像过程,并将监控目标所在视频图像中的像素坐标等比代入仿真图像,通过虚拟成像的逆过程反推出目标的空间坐标.为有效分析系统的定位精度,采用地面激光扫描仪+同步拍照相机组成的三维场景采集系统来模拟实际的高精度摄像机+数字云台组成的视频监控系统.实验结果表明,目标点与相机的水平距离介于10~90 m内,各目标点的空间定位在X、Y、Z三个方向的误差大多在±0.3 m之间,说明本方法是可行的.这对于通过视频监控图像实现户外目标的定位,具有重要的参考价值.     

城市绿地景观设计方案推荐与三维模拟

采用产生式规则表达园林规划的规律性知识. 提取植物生长的适宜性规则、空间布局的规律等,进行形式化表达,建立知识库;研发规则推理机,根据城市园林景观设计的目标,通过知识推理,推荐园林景观的设计方案;基于三维图形渲染开发库OpenSceneGraph（OSG）开发三维可视化原型系统,逼真模拟设计方案的三维景观效果,结合专家经验知识,在三维场景中交互式调整方案. 以园林植物的选择和空间配置为例,开展城市绿地景观方案的推荐与交互式设计模拟.     

基于地面激光雷达点云的树木冠层变化定量分析

采用切片形式的Alpha Shape 3D法估算树木冠层体积,从不同相对位置分析体素空间分布状态的变化.基于网格模型提取变化点云,研究冠层组分的空间变化,以受台风玛利亚破坏树木冠层为例,应用所提出的方法进行定量分析.通过多角度分析可知,该台风对目标树木总体破坏较小,树木冠层垂直方向的中下部受损较大,枝叶受损多集中于距离冠层中心水平方向2.0～2.5 m区间.分析结果表明,该定量分析方法可以反映树木冠层分布及体积变化情况.     

基于Image Quilting算法的纹理合成

基于样图的纹理合成方法是继纹理映射、过程纹理合成方法后发展起来的纹理拼接技术,用于解决传统方法中出现的缝隙、扭曲、变形和参数调整等问题.Image Quilting算法是简单易行的接缝消除方法,采用Image Quilting算法合成纹理并生成Wang Tile集,继而拼接大图像.实验表明,Image Quilting算法能够较好地保持纹理特征的连续性,但在接缝处可能破坏纹元特征.     

基于形态特征的芒果树L系统建模及其可视化

树木是虚拟森林景观的重要要素,也是自然景观可视化中较难建模与表达的要素之一.传统的树木建模方法无法用简单规律描述形态复杂的树木,且生成的树木往往也忽略生物学意义.因此限制了其实用性.针对这些问题提出了一种能较为全面反映生物学形态结构特征的L系统树木建模方法,并以热带水果种类之一的芒果树为模型对该方法进行了初步的设计与实现,结果表明这种方法能生成植物学形态特征的、具有不同树龄的三维逼真芒果树.     

Mip-map技术在三维实时仿真中的应用

运用Mip-map技术分析了纹理走样产生的主要原因,着重探讨了Mip-map技术在屏幕象素绘制过程中对纹理走样的抑制潜力,并针对"福大校园三维实时景观漫游"的实现,给出了应用结果.     

基于阴影图的植物阴影算法改进及其绘制

采用帧缓冲区对象(frame buffer object,FBO)技术来改进传统阴影图(shadow Map,SM)算法,即利用FBO技术将场景深度信息直接渲染到纹理中来提高算法的执行效率.依据纹理法线与光源方向的点积来模拟树干及器官几何mesh模型的自阴影,并通过提高分辨率改善投射阴影边缘的锯齿问题.在改进后的SM算法基础上结合方差阴影图(variance shadow map,VSM)算法实现植物软阴影.以植物参数化三维模型为例,采用VS2008、OpenGL图形标准和可编程图形硬件技术,在ParaTree参数化单株木建模工具软件中集成改进后的阴影图算法,实现了植物自阴影边缘的平滑过渡和光源在不同高度角条件下不同阴影亮度的硬阴影和软阴影效果.     

Ontology_CVGE:本体支持下的协同虚拟地理环境框架

为地理问题的群体协同决策提供可视化环境是协同虚拟地理环境的基本目标.协同决策是一个领域知识驱动的过程,而本体是目前用于领域知识表达与相关概念描述的重要工具.因此,在分析知识表达在协同虚拟地理环境中所具有的重要意义基础上,提出协同虚拟地理环境中群体决策的迭代过程模型,并以森林灭火决策为例,构建支撑协同虚拟地理环境的本体知识库.最后,综合上述研究成果设计了本体支持下的协同虚拟地理环境框架-Ontology_CVGE.     

基于北斗与ZigBee的生态环境参数实时采集系统

针对当前生态环境参数采集实时性差、智能化水平低、普通远程通信技术存在盲区等问题,设计并实现了基于北斗与ZigBee的生态环境参数实时采集系统. 系统以CC2530芯片为核心,选取温湿度、压强、光照强度、土壤含水率及负氧离子基本环境参数,结合ZigBee与北斗短报文技术,建立ZigBee监测网,在网关节点上嵌入北斗短报文模块,同时设计易于扩展且适用于短报文远程数据传输的编码,并应用于北斗移动终端,实现数据的实时显示与存储. 实验结果表明,ZigBee监测网工作正常,网关节点上北斗短报文模块的收包率高达95%以上,系统运作稳定可靠,同时还兼备扩展性,可集成其他传感器.