混合场景绘制的光照一致性研究

光照计算是真实感图形绘制的重要的研究问题之一,调整光照效果是增强真实感效果最关键的一步,特别是在基于几何与图像混合绘制的系统中,调整图像的光照适应当前虚拟环境的光照是一个复杂的过程.利用三维模型在GPU中的绘制流程,在混合场景绘制系统中,提出了一种简单的光照一致性方法,生成虚拟场景绘制系统中动态光照下的图像模型,图像的光照随着虚拟光照环境的改变,与几何模型的光照具有一致性.     

三维可控真实感地形生成方法研究

提出了一种基于分形布朗运动的形状基本可控的真实感地形的生成方法.根据地形上少量特征点的三维坐标,将地形的整个平面区域划分成几个三角形,然后对每个三角形,利用改进的随机中点位移法进行三维地形数据的细分与迭代生成.并在PC机上用VC 6.0结合OpenGL编程,将生成的三维地形数据转化为具有真实感的可视化图形.模拟实验结果表明所提出的算法可以方便生成具有真实感、可控性的多峰山脉地形、一般平缓地形、以及复杂的组合地形,较好地解决了传统分形布朗运动对生成地形的形状无法预测和控制的问题.     

一种海底地形与底质的三维融合可视化方法

海底地形与底质是海洋环境可视化的基本内容。目前基于二维平面的海底地形与底质的可视化结果缺乏真实感,而已有的三维海底环境可视化不能有效反映各种底质的分布情况。为了能够更加真实自然地综合表现海底地形与底质,提出一种海底地形与底质的三维融合可视化方法。该方法首先根据测量数据对海底底质进行区域划分,然后利用等距线方法生成不同区域间的纹理过渡带,采用多重纹理实现不同底质纹理之间的平滑过渡,接着对生成的纹理图像进行瓦片金字塔建模,最后将底质纹理与基于海底水深数据的三维海底地形模型融合绘制。实验结果表明,该方法得到的海底地形与底质的三维可视化效果更加真实自然,可较真实反映不同海底底质的分布情况。     

数字地球上的海面建模与绘制技术研究

采用基于Perlin噪声的海浪模型,将投影平面分割算法应用于球面海浪绘制,得到视点相关的球面高度场网格生成算法,生成海面网格,对海面光照效果进行了较好模拟,在数字地球上实现了海面的建模与绘制,具有较好的绘制效果和较高的绘制效率.     

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.     

保持自然特征的烟雾快速生成系统

提出了一个保持自然特征的实时真实感烟雾模拟系统。系统根据用户定义的烟源位置,首先产生一个采用欧拉法表示的三维烟雾密度场;通过将烟雾密度场先直接投射再扩散能量,生成一张描述烟雾阴影浓度信息分布的纹理图,运用基于硬件的绘制技术来进行快速真实感的成像。该系统不仅能获得实时的烟雾模拟效果,而且通过生成烟雾阴影来保持其自然特征。实验证明,在复杂场景中,该系统能够以较快的速度模拟具有自然真实感的烟雾效果。     

基于简化控制点的不规则军标地形匹配方法

针对三维不规则军标与三维地形的匹配问题,对于不规则军标,提出一种基于简化的控制点的地形匹配方法,可以既满足实时绘制的要求,同时又达到绘制效果逼真,较大地提高绘制的速度和效率,该算法通过对标绘中获取的高程曲线进行控制点求解、简化,并和地形数据进行交互平滑等计算处理,生成的曲线更加光滑、合理,通过实验分析验证了该算法的可行性,该算法可以在保证较好的匹配效果同时实现更快速的匹配速度。     

基于分形技术的海洋战场分布式虚拟环境研究

针对分布式虚拟环境中三维模型占用的存储空间较大,不利于网络数据实时更新的问题,提出了利用分形技术生成场景模型的方法,并结合分形算法和 OpenGL 技术建立了一个海洋战场分布式虚拟环境SBDVE.研究了SBDVE中海浪、海底地形、纹理以及海洋植物等三维模型的分形算法及其模型存储格式,并构建了基于XML的分布式三维模型数据.     

质点-弹簧模型驱动的体数据模型快速变形模拟

探讨三维体数据模型的快速真实感变形模拟和绘制方法。该方法用离散的质点-弹簧模型具有物理真实感地模拟变形过程；利用FFD从离散质点的运动信息插值求得体数据空间任意点的变形；而将重采样和绘制过程融为一体的光线虚拟弯曲技术和光线提前终止技术则避免了将大量无用计算，使变形和绘制速度明显提高；根据局部变形的连续线性特性提出了光照修正算法，算法实现简单，算出的光照浓淡变化具有高的真实感。     

基于曲线光线追踪的非真实感绘制算法

非真实感绘制技术是计算机图形学中一个崭新而富有活力的分支，它的出现弥被 了传统真实感绘制技术在建筑、机械等实际应用方面以及艺术方面的缺陷，而光线追踪传统真实感图象保成的经典方法，能够精确模拟出景物的光照效果。本文探索性地把光线追踪与非真实感绘制结合起来，提出出基于曲线光线追踪实现真实感图象的生成，它的提出丰富 了非真实感绘制的方法和手段。     

马尾松的形态结构分析与三维可视化

通过对漳平五一国有林场马尾松实验林的实地调查和测量,分析其形态结构特征和生长规律,提取树木的形态结构特征几何参数和生长规则;借鉴和融合了多面体和参数化过程建模方法,以VC 为开发工具,OpenGL为图形平台,实现了基于马尾松形态结构特征的交互式参数化建模工具;模拟了马尾松不同生长发育时期的植株地上部分三维形态结构;根据样地树木的分布规律,把树木模型“种植”到数字地形模型(DEM)上,构建了虚拟样地的三维场景,逼真再现了样地马尾松的景观。     

基于Matlab的不规则海浪三维仿真

讨论了二维不规则长峰波海浪和三维不规则短峰波海浪的模型的建立，并在海浪谱分析的基础上进行了仿真研究。在Matlab仿真系统中为了得到较为真实理想的海浪模拟效果，作者提出了对仿真图形进行了波面细化，海浪颜色和光照等加工处理的方法。     

一种基于广义多尺度分形参数的图像边缘检测方法

分形是实现自然纹理描述的一种有效方法.本文从分数布朗随机场模型的描述出发,证明了具有不同分形特性的两种纹理边缘处的H参数估计值大于1的一般结论、将H参数泛化用于描述一般图像的特性,从而提出了一种基于广义多尺度分形参数的图像边缘检测方法.该方法通过构造多分尺度的广义分形参数H值,从而可以实现图像边缘的有效提取.     

复杂系统、复杂网络自相似结构的涌现规律

在现实世界的复杂系统中,树状分形广泛存在.最近对于复杂网络的研究又揭示大量网络为自相似结构,随之而来的问题是:自相似结构是如何形成的.本文结合复杂系统与复杂网络,给出一个树状生长模型,通过论证揭示:生长过程及自相似结构的涌现,可集中由简单的幂律体现:幂律是自组织形成的临界状态,在它的支配下,系统得以保持有序演化发展,并涌现层层相似的自相似结构,其分形维数或相应的指数,是系统功能的度量.复杂寓于简单,简单形式的幂律蕴含了自组织演化发展并涌现自相似结构的全部过程的信息,是支配现实世界广泛现象的动力学.     

基于区域划分的任务树技术在战场仿真中的应用

提出的任务树技术较好地解决了战场仿真对象的种类、数量的不确定性和从属关系的多样性的问题。该技术在仿真对象的建模、运动、发射、碰撞和探测、以及三维显示等方面具有较好的可实现性。     

SMFSIA/CAG快速计算二维分形粗糙面的电磁散射特性

应用稀疏矩阵平面迭代/规范网格法(sparse-matrix flat-surface iterative approach and canonical grid method,SMFSIA/CAG)快速计算了二维分形粗糙面的电磁散射特性。在SMFSIA/CAG中,基于迭代法的原理,通过加快迭代收敛速度和加速矩阵向量积两个方面对该算法进行了改进,推导了关于平面展开的高阶泰勒级数展开公式,并对近场相关距离和泰勒级数展开阶数对算法效率的影响进行了分析。SMFSIA/CAG的应用降低了计算量,实现了对二维分形粗糙面电磁散射特性快速、准确地仿真计算。     

双目视觉在粒子图像测量中的研究

针对粒子测速系统中空间点立体匹配难、空间信息难以表示的问题,构建了基于双目视觉的三维粒子测速一般模型。模型中提出并采用了分层提取的逐层相关法:即先对三维空间进行二维切分,然后结合粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)技术与粒子追踪测速(particle tracking velocimetry,PTV)技术对不同帧的二维粒子层面进行相关处理并求出粒子运动矢量。最后平面校正实验、空间切片重构实验以及人工合成粒子图的测速试验均证明了该方法的可靠性,使用该方法可以较精确的得到可测范围内空间任意点的矢量场。     

一种快速生成预定地形高程数据的方法

针对分形、Perlin噪声不能精确生成预定地形高程数据的问题,先使用分形和高度面结合的生成方法在一定程度上控制生成地形的形状,接着利用一种基于二维高斯分布曲面的变形方法对地形进行变形,然后建立变形的目标函数和搜索空间,用四又分割树来减少搜索空间,并利用模拟退火法搜索出满意解来实现对预定地形高程的生成.最后提出一种基于顶点影响力分层的算法改进搜索效率,仿真实验表明,该方法快速有效的生成了预定地形.     

考虑光照影响的岸桥司机排班策略优化研究

光环境对岸桥司机的工作效率具有重要影响。针对在光照强度不断变化下的岸桥司机排班问题,建立光照影响效率理论模型和港口作业三维仿真模型,分析不同光照条件下对码头岸桥司机工作的影响,并研究得出岸桥司机的最优排班策略。通过比较不同的4种排班策略,分析得到6h间隔排班最优,比现有的排班方式的工作效率提高14%左右,因而说明在工作时间总量不变的情况下,根据光照影响调整排班策略,可以提高岸桥的作业效率。     

基于视点和分形理论的真实感地形实时生成方法

在分析了基于DEM数据和基于分形理论生成地形的优缺点的基础上,提出了一种利用DEM数据生成地形的框架,运用分形理论生成地形细节的算法。它充分发挥这两种生成算法的优点,减少了数据的输入量,节约了系统资源。并提出根据视点的变化,应用层次细节模型和对组成地形框架的面片进行可见性判断,以减少实时生成地形时产生的延迟现象。