虚拟现实环境中的物理模型和仿真及其在农业信息技术中的应用

 虚拟现实技术在现代农业信息领域的作用日益凸显,然而当前的农业虚拟现实环境仍然以静态几何模型为主,具有真实物理意义并符合真实环境物理规则的动态模型和交互模式仍然没有普及。基于物理的模型和仿真方法具有机理上的优势,能够在自然环境包括农业生物和农业生产场景的动态建模与真实感交互方面增强虚拟交互的真实感和互动体验的沉浸感。本文阐述了基于物理的建模方法本质和意义,总结了农业虚拟现实环境中的物理建模和仿真的研究进展,分析了基于物理方法在植物形态学、运动学、动力学、生物力学以及环境物理场建模与仿真方面的应用原理和基本方法,并探讨了物理模型和仿真方法在农业虚拟现实乃至农业信息化中的潜在作用和未来的发展趋势。     

虚拟校园中三维景物表面贴图的研究

以“华南理工大学虚拟校园漫游系统”为研究对象，通过三维建模与贴图处理，利用三维虚拟现实技术，实现了华南理工大学校园主体景区的网络化三维虚拟场景游览。系统的浏览清晰、直观，便于使用操作。在三维景物表面贴图方面进行了深入的研究。讨论了场景所需贴图的获取方法、在Photoshop中的处理及在3ds max中的应用，详细说明了本系统中各种仿真场景的创作过程以及制作技巧。     

可漫游虚拟场景中的三维树木建模

树在虚拟场景中的构成中占有很重要的地位.论文跟据不同虚拟场景中绘制三维树木的特点,介绍了贴图法画树;提出了用分形方法对三维树木进行真实绘制;并讨论了加速虚拟场景中三维树木绘制的技术.实践证明：在VC和OpenGL的环境下,用本文方法在可漫游虚拟场景中产生树模型,在实时性与真实感方面均取得了不错的效果.     

安徽师范大学三维虚拟校园系统建设研究

随着虚拟现实和三维地理信息系统技术的日趋成熟,三维虚拟校园建设已成为数字校园建设的新热点.本文结合安徽师范大学三维虚拟校园建设的实际需求,分析了三维虚拟校园建设的主要内容和系统实现的总体框架,探讨了数据源的获取和处理、建模软件的选取和应用、三维模型的建立和优化等校园三维建模的技术细节,并研究了模型的快速加载与实时漫游、二三维动态交互、基于插件技术的集成应用框架等系统实现的关键技术.根据本文提出的建设方案和技术方法,采用3DMAX建模软件制作了安徽师范大学三维校园模型,并在VisualStudio 2008平台下,基于OpenGL和.NET类库,采用插件式技术编程实现了安徽师范大学三维虚拟校园原型系统,系统在运行效率、独立性、真实感和可扩展性等方面取得了较好的效果.     

VR技术在城市轨道交通车辆工程仿真系统中的应用研究

传统3D仿真技术系统缺少沉浸感、真实感和互动体验性。提出基于Unity3D引擎、HTC VIVE交互设备的VR(Vitual Reality虚拟现实)的仿真技术,给出在城市轨道交通车辆工程中仿真系统中的应用。进而给出了该仿真系统的硬件建设方案,仿真系统设计的整体框架和开发流程;讨论并研究了仿真系统中虚拟场景及实物的建模和车辆维修实时交互的关键技术。以维修中安装牵引电机螺帽为例,详细阐述了在Unity3D中采用C#编程实现虚拟人机交互功能的逻辑思路、操作过程和设计方法。     

基于三维立体技术的虚拟灭火系统

文章通过开发基于三维立体技术的虚拟灭火系统,解决了传统消防训练的不安全性和二维消防训练系统的不真实性问题,提高了用户体验和培训效果;针对常用粒子系统模拟火焰存在细节层次差、火苗波动不真实和边界模拟差等问题,优化了火焰粒子系统的纹理贴图,并使用纹理动画替代原有单一纹理贴图,实现了逼真度更高的火焰模拟。本系统能够很好地模拟高真实感的虚拟场景并提供交互功能,实现了模拟火灾现场并进行消防训练的目的。     

基于遥感图像的虚拟地形仿真建模方法

传统虚拟地形建模通常采用基于人工设计的过程化生成方法,无法满足军事仿真等需要对真实环境进行还原的仿真建模任务.针对此类任务,提出了一种基于遥感图像的虚拟地形仿真建模方法,其核心是地形混合纹理生成网络(landscape blended texture generation network, LBTG-Net).该方法利用地形混合纹理生成器(blended texture generator, BTG),在风格鉴别器(style discriminator, SD)以及多级分类损失的约束下生成地形混合纹理贴图,基于该混合纹理贴图生成结果对地形环境进行程序化构建.该方法包含2个核心特点:(1)对输入遥感图像进行准确的地表覆盖类型分类,以保证对输入遥感图像环境的还原;(2)生成高质量地形混合纹理贴图,以提高虚拟地形建模质量. LBTG-Net使用Sentinel-2多光谱遥感图像数据集进行训练和验证.实验结果表明,该方法在各地表覆盖类型分类评价指标下均有良好表现,能够在准确还原输入遥感图像的环境分布的同时完成高质量虚拟地形仿真建模.     

基于Creator/Vega的战场视景仿真

为了建设作战仿真实验室,开发虚拟战场视景仿真系统,进行作战模拟训练,并针对以往对场景建模与管理等技术方面的不足。探讨了基于Creator／Vega软件实现战场场景建模与管理的优势及在数据格式兼容性、复杂三维模型的构建与渲染、LOD等方面存在的问题,给出了相应的解决方法实现战场视景仿真,并对关键技术作了探讨。结果表明实现的战场视景仿真系统能增加指挥人员的真实感和沉浸感,并能提高系统的渲染程度。     

基于BIM的三维仿真系统设计与实现

通过BIM技术能够对建筑物从设计建模到模型各类信息的抽取,虚拟建设,导入虚拟仿真引擎,建立仿真模拟系统,整体了解建筑物受力和碰撞检测,为建筑物的毁伤评估找到模拟仿真途径的证明方法。基于Unity3D引擎开发三维仿真平台,依靠仿真软件平台实现建筑物模型与仿真数据的三维展现。文章试图从研究虚拟仿真技术来解决建筑物设计和毁伤评估问题,探讨了这一新技术可能对建筑整体设计产生的影响,并展望了未来的发展方向。     

基于VR-Platform数字矿山仿真系统的建立与应用

基于数字矿山三维建模与虚拟现实研究理论,选用VR-Platform虚拟软件平台结合三维虚拟仿真技术,建立数字矿山仿真系统。经过收集资料,将矿山数字高程模型(DEM)导入3ds Max中进行三维仿真建模、纹理贴图、烘焙处理及灯光设置等,然后将烘焙好的模型导入VR-Platform虚拟现实软件平台进行后期加工与处理,最终实现数字矿山的多层次、多功能、多阶段综合性仿真系统服务平台。该平台对矿山的发展建设、决策部署、信息管理、科学研究等具有十分重要的意义。     

服装虚拟仿真系统研究

通过分析服装虚拟仿真的基本步骤,给出了改进的质点-弹簧模型和服装真实感模拟方程,并对动态系统进行了求解.重点针对服装仿真中存在的碰撞检测效率低和统一分辨率不能满足真实感仿真这两个关键问题,对原有算法从多方面提出了改进.用改进后的算法实现的服装虚拟仿真系统效果逼真,生成画面的真实感比较满意.     

面向复杂工程系统的虚拟仿真技术应用研究

现实系统认知上的复杂性和仿真过程中的计算复杂性,导致复杂工程系统的建模与仿真方法不同于一般工程系统.根据复杂工程系统设计、管理与施工的一般习惯,运用虚拟仿真技术,将建模仿真过程分为面向不同层次工程施工管理人员与施工操作技术人员的结构化任务建模和面向仿真技术人员的模块化实体建模2大阶段.分阶段面向不同层次管理需求的建模方法,降低了复杂工程系统虚拟施工过程建模的复杂度,所得模型能更真实地反映工程系统的实际施工过程,提高了建模和仿真效率.     

虚拟演播室的应用途径与方法

虚拟演播室的问世,为当今电视节目制作提供了一种全新的制作观念与方法。本文全面的分析了虚拟演播室的应用途径与方法。包括创意人员拟出节目制作方案、导演及创意人员为虚拟演播室电脑虚拟三维场景的操作者“说戏”、动画师或模型师在电脑中创建模型及贴图、导演与虚拟演播室操作者合作直播或录像和视频输出、录制及后期制作。     

虚拟仿真技术和机器人学结合的复杂多刚体对象智能交互研究

结合虚拟仿真技术和机器人科学,研究虚拟场景中复杂多刚体对象的智能交互实现方法和软件解决方案.提出基于Solidworks、3DS Max建模阶段和EON Professional性能优化阶段的模型优化方法以及应用机器人运动学D-H(Denavit-Hartenberg)模型实现复杂多刚体对象的运动学建模;给出可行的软件解决方案,从而定义了多种软件之间相互通信的接口方式,并以虚拟施工场景中复杂多刚体对象虚拟塔吊为例,实现了虚拟塔吊的智能交互仿真.软件开发实践表明:所提出的方法、方案是可行的,达到具备良好智能特性的交互仿真,可以推广至虚拟场景的开发.     

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.     

无人机虚拟仿真三维交互控制模型的设计与实现

介绍了如何利用Pro/E、3DS MAX及Cult 3D软件设计制作无人机虚拟仿真三维交互控制模型,实现无人机的精确建模、动态模拟和交互控制.     

Pro/E和3DMAX在三极管分选器工作过程动画制作中的应用

Pro／E的渲染真实感和复杂机构运动动画制作的功能与3DMAX相比不很理想,为此先用Pro／E进行三维建模,然后保存为OBJ文件,导入3DMAX里进行渲染和动画制作,是解决同类问题的有效方法,也为机构运动仿真的动画表达提供了创新思路。     

机构运动方案仿真实验平台研究

运用Solidworks三维建模技术构建了机构运动方案创新设计仿真实验平台,采用将虚拟实验、仿真分析和实际操作相结合的方法,开设了机构运动方案创新设计实验。建立了常用典型机构的三维装配体模型库,并将常用典型机构的三维装配体模型导入到虚拟样机仿真软件ADAMS中,生成常用机构的虚拟样机模型库,学生对机构仿真模型进行运动仿真模拟可以方便地得到各常用机构的运动参数。     

OpenGL在MOTOMAN弧焊机器人动态仿真中的应用

以MOTOMAN-UP20弧焊机器人动态仿真为背景,利用AutoCAD强大的建模功能和OpenGL卓越的渲染功能来开发真实感较强的三维仿真环境.阐述了OpenGL对AutoCAD模型数据的读取,并详细介绍了OpenGL对三维仿真中机器人模型数据的构造、光照、材质处理以及运动的双缓存技术等问题.这种方法对其他动态过程的三维仿真也具有一定的意义.     

基于点云数据的建筑物快速精细建模

运用点云切片提取建筑物特征线拟合建模,对于长方体、圆柱体、管状体等规则物体自动匹配建模,对于不规则物体进行点云切割、侧视图提取轮廓线、拟合建模,对相同的结构复制等方式批量处理,然后根据点云组合模型,完成建筑物主体建模;通过平面投影方式提取门窗等细节的轮廓线,将轮廓线导出到第三方软件,实现对门窗的精细建模;最后通过纹理贴图生成极富真实感的三维模型并对其数字化展示.