复杂场景中海量外存地形模型的实时绘制算法

针对地形相关复杂三维场景应用需求,提出一种海量地形外存实时绘制算法,该方法使用离散细节层次技术并结合视点相关动态连续细节层次选择.基于元网格连通边权值简化地表模型,并基于Hausdorff距离进行视点无关批LOD误差控制.提出一种海量数据实时调度方法,通过分层增量控制,两级数据预取和改进的快速视锥裁减实现了对外存数据的动态装载与调度.实验表明,该算法处理海量地形数据时占用较低系统资源,从而能够在复杂场景环境下进行快速实时绘制.     

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。     

可见性驱动的复杂场景连续多分辨率绘制

提出一种视点相关的连续多分辨率模型与可见性剔除相结合的复杂场景加速绘制算法。将复杂场景表示为场景图,然后自底向上构建场景的连续分层层次细节(CHLOD)模型;在实时绘制时,利用图形硬件的遮挡查询功能实现快速的层次遮挡剔除,并根据遮挡查询返回的可见象素数近似度量物体的可见性程度,通过与传统视点相关的细化准则相结合,实现了一种可见性驱动的场景连续多分辨率简化绘制方法,能够在保证场景绘制精度的同时进一步提高场景绘制的速度。     

面向多核CPU多GPU的节点内并行混合绘制模型

分布式并行绘制集群节点可以配置多核CPU和多个GPU构建节点内多CPU多GPU系统。现有的节点内并行绘制模型既没有充分发挥多核CPU的强大计算能力,还将绘制、读回和合成阶段串行耦合在一起导致了大量的GPU闲置停顿,严重影响了节点内并行绘制性能。提出了一种节点内高效的并行绘制模型,通过软件绘制与硬件绘制相结合的方法将硬件绘制与图像合成分离,同时利用DMA异步传输机制,构建了节点内绘制、读回和合成三段并行绘制流水线。与现有节点内并行绘制模型相比,并行混合绘制模型不但降低GPU资源闲置率,而且提高了CPU资源使用率。理论分析与实验表明相同应用采用并行混合绘制模型的性能可以达到现有模型的3~4倍,并且具有更好的数据扩展性、性能扩展性。     

一种非真实感绘制的多智能体仿真方法

提出了一种非真实感绘制的多智能体方法。绘制过程分为三阶段:轮廓绘制、素描绘制和多层涂色,每阶段分别由一类智能体进行模拟绘制。绘制智能体定义为具有一定生命周期、类型标识、特征标志等属性以及一定行为特征的智能体,它们不断与绘制环境交互,由局部环境激励触发它们不同的绘制行为。通过自适应地调整行为,绘制智能体能够搜索到各自的特征像素并进行特征绘制,从而完成各自的绘制任务。实验表明,此方法能够较好地模拟画家创作过程。     

无合成并行绘制算法中的自适应屏幕分割策略

多GPU无合成绘制算法采用混合sort-first与sort-last的并行绘制模式,将绘制任务划分为多个子任务集合进行并行绘制并异步合成显示。原方法中对屏幕的分割方式过于平凡,未明确提出一种高效的屏幕分割策略,从无合成算法本身特性出发,提出一种自适应屏幕划分策略,该算法根据GPU数目及绘制分辨率参数,启发式计算屏幕初始划分方式,再采用统计性能反馈的方式动态选择最佳屏幕划分方式,较原有方法更易于实现子屏幕任务的负载平衡,实验表明,算法在带来很少额外计算开销的同时,能够有效平衡并行绘制任务负载,进一步发挥多GPU无合成并行绘制系统的绘制效率。     

大区域地物场景的交互绘制

研究了大区域地理环境中地物场景的数据组织和快速绘制问题.首先,给出了基于层次四叉树组织管理大区域地物场景数据的方法;其次,描述了大区域地物场景交互绘制的流程,并对节点级视锥剔除阶段和遮挡剔除阶段进行了重点介绍.该方法便于集成到已有的实时地形绘制软件中.实验结果表明,在保证场景画面质量的前提下,集成后的系统能在微机上对大区域地理环境进行快速交互显示.     

基于PC集群并行图形绘制系统综述

如何满足大规模数据集科学计算可视化、沉浸式虚拟现实和巨型场景绘制等应用领域都对计算机图形绘制能力的需求已经是计算机图形学领域亟需解决的问题。在高速网络互联并配有高性能3D图形卡的PC集群上构造并行图形绘制系统已经成为普遍的解决方案。根据几何图元归属判断的时机,并行图形绘制系统可分为Sort-first,Sort-middle和Sort-last。根据应用程序在集群节点间的分布,基于集群的并行图形绘制系统可分为Client-Server和Master-Slave两种系统模型。目前流行的基于PC集群并行图形绘制系统包括WireGL,Chromium,ScalableDisplayWall和AnyGL。     

面向场景的人群疏散并行化仿真

随着计算机仿真技术的发展,人员疏散仿真逐渐在公共安全领域得到越来越广泛的应用.目前,关于疏散仿真的研究主要关注于人员行为模型的建立,无法满足对场景的复杂性和各种大范围公共安全事件的实际仿真需求.从对疏散仿真的场景组织研究入手,探讨可以为大规模、复杂场景中的人员疏散仿真模拟提供支撑的仿真架构,提出的面向场景的人员疏散仿真算法,并在此基础上,对大规模人员疏散仿真并行化进行了研究.     

基于区块自适应网格的全球地形快速绘制算法

在基于球面剖分的全球地形数据组织模型基础上,实现了一种视点相关的全球地形数据快速调度与可视化的算法。提出了一种基于区块纹理分辨率的自适应目标层次模型提取方法,能够快速准确地得到视点相关的正确细节模型,且算法的时间空间复杂度与全球地形模型的数据量无关。进而通过利用区块结构的一致性进行高效的外存数据调度,尽可能地减少了系统I/O带来的性能瓶颈,在实现数据重利用的同时很好地管理了内存消耗。实验表明,基于该算法可以实现全球地形的高效绘制,并且对硬件配置要求很低,具有很好的实用性。     

网络资源并行分配的多目标优化博弈量子方法

针对复杂网络资源分配问题的求解极其困难等问题,借鉴量子场理论,提出了用于解决网络资源并行分配的多目标优化博弈量子方法.通过建立网络资源并行分配的博弈量子场数学模型,刻画了复杂网络中实体之间的交互行为(如竞争、合作、单向行为等),描述了随局势的变化各个实体采取的博弈策略和自治行为,博弈量子场中所有量子按数学模型中定义的规则运动直至达到稳定状态.利用量子博弈理论,还进一步分析了合作、竞争状态的演化动力学.提出的网络资源并行分配的多目标优化博弈量子算法具有高度的并行性、交互性和动态性,证明了多目标优化博弈量子模型的收敛性及其解的唯一性,给出了在宽带网络的带宽分配问题中的应用实例.     

一种基于复杂地物背景图像的目标识别方法

为解决复杂地物背景目标识别问题,提出一种基于复杂自然场景图像的目标识别方法。首先,进行多视点多尺度目标动态特征描述和目标轮廓特性视图制备;然后,采用灰度级顶帽形态学重构运算对输入图像进行处理,对处理后的图像进行分割,获得感兴趣区;最后,通过感兴趣区轮廓提取和基于Hausdorff距离匹配识别目标。实验结果表明,提出的方法能有效地从复杂自然场景中识别出目标。     

复杂环境下基于A*算法的无人机路径再规划

针对实际战场环境中规避突然出现的危险/威胁区域或任务变更时的无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)路径动态再规划问题,为了适应复杂动态环境下危险/威胁区域需建模为圆形、凹/凸多边形以及可能存在相邻危险/威胁区域的间距较小甚至重叠的情形,对基于A*算法的线段求交无人机路径规划方法进行改进以适应圆形、凹/凸多边形危险/威胁区域同时存在的情形,提出了子节点安全性检测策略,采用基于A*算法的两步寻优路径搜索策略,进行UAV路径动态规划。仿真结果表明,采用本文提出的改进方法可实现上述复杂环境下的无人机路径动态再规划。     

基于ACP方法的复杂社会网络营销系统研究

ACP方法由人工系统(artificial system)、计算实验(computational experiment)和平行执行(parallel execution)组成,能够提供复杂系统的有效解决方案.网络营销作为电子商务系统的重要组成,由于网络消费者数量巨大、社会关系复杂,通过有效的社会网络营销系统设计,实现社会网络营销有效性的提升至关重要.鉴于此,本文采用ACP方法,结合社会网络营销特点,通过构建社会网络营销信息传播模型与Agent行为建模,实现人工系统与实际系统的连接;以实际网络消费数据与企业生命周期理论为依据,确定各组实验的参数;利用计算实验对提高社会网络营销有效性的策略予以检验.试验结果显示:在初创期、成长期、成熟期电商企业增加社会网络营销强度,能够提高消费者对信息的接受率以及营销信息影响力;进入衰退期的电商企业,营销强度的增加并不一定能够提高社会网络营销的有效性.     

基于并行机加工能力配置的多轮拍卖机制研究

在私有信息不公开的分散决策下,针对需要承诺交货期限的稀缺并行机加工能力配置问题,以改善分散系统无秩序代价为目标,设计了一种基于时间维度配置稀缺资源的多轮拍卖机制.具体地,该机制根据资源稀缺性受机器加工能力和订单交货期限双重影响的特点,设计线性歧视资源定价方式,既保证定价的公平性,合理性和有效性,又引导任务主体披露真实订单信息,实现分散系统下稀缺资源配置的高效率;该机制中的定标问题是具有NP难属性的组合优化问题,本文设计基于拉格朗日松弛技术的启发式算法,以提高该问题的计算效率和实际应用性.数值实验结果显示,该拍卖机制能显著改善分散决策下并行机加工能力配置的无秩序代价,拍卖机制下的系统总收益平均达全局系统总收益的93.9%.     

The game theoretical approach for multi-phase complex systems in chemical engineering

This paper explores the application of noncooperative game theory together with the concept of Nash equilibrium to the investigation of some basic problems on multi-scale structure, especially the meso-scale structure in the multi-phase complex systems in chemical engineering. The basis of this work is the energy-minimization-multi-scale(EMMS) model proposed by Li and Kwauk(1994) and Li, et al.(2013) which identifies the multi-scale structure as a result of ‘compromise-in-competition between dominant mechanisms' and tries to solve a multi-objective optimization problem. However,the existing methods often integrate it into a problem of single objective optimization, which does not clearly reflect the ‘compromise-in-competition' mechanism and causes heavy computation burden as well as uncertainty in choosing suitable weighting factors. This paper will formulate the compromise in competition mechanism in EMMS model as a noncooperative game with constraints, and will describe the desired stable system state as a generalized Nash equilibrium. Then the authors will investigate the game theoretical approach for two typical systems in chemical engineering, the gas-solid fluidization(GSF) system and turbulent flow in pipe. Two different cases for generalized Nash equilibrium in such systems will be well defined and distinguished. The generalize Nash equilibrium will be solved accurately for the GSF system and a feasible method will be given for turbulent flow in pipe. These results coincide with the existing computational results and show the feasibility of this approach, which overcomes the disadvantages of the existing methods and provides deep insight into the mechanisms of multi-scale structure in the multi-phase complex systems in chemical engineering.     

DEVELOPMENT OF REALISTIC QUALITY LOSS FUNCTIONS FOR INDUSTRIAL APPLICATIONS

1. Introduction A manufactured item usually has some characteristics, which are required to have some values for the proper functioning of the item. These characteristics are referred to as quality characteristics and the ideal value for each quality characteristic is called a target value. Usually, a range of values containing the target value are specified for each quality characteristic of the item, within which the item is classified as non-defective. Otherwise, the item is defective. A s…     

General and efficient parallel approach of finite element-boundary integral-multilevel fast multipole algorithm

A general and efficient parallel approach is proposed for the first time to parallelize the hybrid finiteelement-boundary-integral-multi-level fast multipole algorithm （FE-BI-MLFMA）. Among many algorithms of FE-BI-MLFMA, the decomposition algorithm （DA） is chosen as a basis for the parallelization of FE-BI-MLFMA because of its distinct numerical characteristics suitable for parallelization. On the basis of the DA, the parallelization of FE-BI-MLFMA is carried out by employing the parallelized multi-frontal method for the matrix from the finiteelement method and the parallelized MLFMA for the matrix from the boundary integral method respectively. The programming and numerical experiments of the proposed parallel approach are carried out in the high perfor- mance computing platform CEMS-Liuhui. Numerical experiments demonstrate that FE-BI-MLFMA is efficiently parallelized and its computational capacity is greatly improved without losing accuracy, efficiency, and generality.     

A new statistical approach for the analysis of uncertain systems

This paper addresses the issues of conservativeness and computational complexity of probabilistic robustness analysis. The authors solve both issues by defining a new sampling strategy and robustness measure. The new measure is shown to be much less conservative than the existing one. The new sampling strategy enables the definition of efficient hierarchical sample reuse algorithms that reduce significantly the computational complexity and make it independent of the dimension of the uncertainty space. Moreover, the authors show that there exists a one to one correspondence between the new and the existing robustness measures and provide a computationally simple algorithm to derive one from the other. This research is supported in part by grants from NASA (NCC5-573), LEQSF (NASA /LEQSF(2001-04)-01), the NNSFC Young Investigator Award for Overseas Collaborative Research (60328304) and a NNSFC grant (10377004).     

满意一致性判断矩阵的启发式生成法

文中首先指出了判断矩阵的一致性问题是层次分析法(AHP)理论研究的焦点和实际应用的难点。提出了逻辑关系强度的概念并定义了逻辑关系强度传递关系。然后作者证明了根据初始判断矩阵可直接生成两个具有规范一致性的矩阵的定理, 以此为基础, 从应用的角度给出判断矩阵的满意一致性准则及满意一致性判断矩阵的启发式生成法, 最后, 以施工导流设计中的影响因素相对重要性分析为实例作为本文的结束。