虚拟现实中基于图像绘制虚拟场景技术综述

虚拟环境漫游系统 ,传统上是采用计算机图形学原理建模来绘制虚拟场景。这种方法需要费时费力的建模和昂贵的专用绘制硬件。绘制质量和场景的复杂性常常因为实时要求而受到限制。最近几年 ,基于图像的绘制技术渐渐引起人们的兴趣。与传统的几何绘制技术完全不同 ,它是一种通过实景拍摄获取图像来表示虚拟场景的技术。全面介绍了基于图像绘制虚拟场景的发展历史、现状以及应用前景。深入地论述了所采用的方法和相关问题。     

基于Perlin噪音绘制云的方法

天空中的云对于构造逼真的室外虚拟环境是必不可少的。如何对云进行建模和绘制是计算机图形学研究的热点问题。本文首先详细介绍了Perlin噪音的概念和生成方法，并以此为基础绘制出3D云的图像；然后论述了使用所绘制的云的图像，运用基于图像的绘制技术在3D虚拟环境中实时绘制云的方法，我们生成的云的位置和方向能够随用户漫游时视点的变化而变化。     

基于多幅图象的树木造型方法

基于图象的造型技术（Ｉｍａｇｅ－ｂａｓｅｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ）是目前计算机形学的研究热点之一。与传统的基于几何的造型技术相比,基于图象的造型技术具有造型过程简单直观、真实感强等许多优点。本文基于计算机图形学、图象处理、图象变形以及计算机视觉领域的一些方法和技术,提出了一种基于图象的树木造型方法,。与传统的基本数学或生物学的树木造型方法不同,我们以图象为输入,通过人机交互、充分分析和图象信息,生成形     

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。     

完备正交V-系统与点云数据拟合

提出了对点云数据进行曲面拟合的一种新方法,它基于一类L2[0,1]上完备正交的函数系(称之为V-系统)。V-系统由分段多项式组成,它包括各个层次的间断函数,具有多分辨分析特性和局部性。给出了k次V-系统(k=0,1,2,3)的具体表达式;利用有限项Fourier-V级数展开式,高效地生成点云数据显示的被测量对象的几何造型。检测例子表明,这种方法对很广泛遇到的一类问题而言,处理过程简单、速度快、精度高。     

基于法向夹角的点云数据精简算法

随着三维扫描技术的不断发展,获得的点云数据规模也日益庞大。存储、处理或显示这些数据都将消耗大量的时间和计算机资源,因此需要对点云数据进行精简。提出一种基于法向夹角的点云数据精简算法,通过对不同的点云数据使用本算法和传统方法进行实验,表明该算法能够在移出冗余数据的同时,在特征区域保留更多的细节。     

科学视觉化技术

视觉化是一个非常新的领域,它是基于计算机图形学、介于多学科之间的一门技术。视觉化把符号信息转换为几何信息,使得研究者能够观察自己的模拟和计算过程。它已经在很多领域变革了科学家从事科学研究的方式。 本文概述了视觉化的发展过程,介绍了其关键技术。     

GPU上的实时三维云仿真

云的建模和绘制-直是计算机图形领域研究的挑战之一.提出了一种全在GPU上的三维云模拟和渲染的框架,从面片生成、排序和渲染全在GPU内完成.云建模采用编制的云模型编辑器对云的形状和颜色等属性进行编辑,通过面片组合生成三维云几何模型.云的渲染方面,采用GPU上实现的bitonic排序方法对组成三维云的面片进行排序以实现正确的alpha混合;并将图形引擎特性-几何着色器引入到GPU上的三维云渲染中,实现三维云几何形体在GPU中的生成.开发了三维云生成和渲染模块,实现了可视化仿真应用中大规模和实时渲染的三维云仿真模块.     

髋关节表面置换手术导航系统的模型建立

建立了股骨头和股骨颈的数学模型,并在此基础上开发了髋关节表面置换手术导航系统模型建立功能模块.首先,基于数值优化理论,推导了股骨头和股骨颈的数学表示;然后,采用光学跟踪、数值分析和计算机图形学等相关技术,重建了股骨头和股骨颈的数字模型;实验结果表明所开发的髋关节表面置换手术导航系统模型建立功能模块能够帮助提高髋关节表面置换手术的准确性.     

基于计算机图形学的SAR图像几何畸变仿真

分析了传统的SAR图像几何畸变仿真方法,对其重采样方法和几何模型进行修正使其能够适用于机载SAR图像几何畸变仿真.指出了传统仿真方法在计算效率和精度方面的不足,并提出了能够提高这两项指标的基于计算机图形学的SAR图像几何畸变仿真方法.通过该方法在DEM数据阴影区计算、典型目标几何畸变仿真中的应用,证明了该方法能够高效地计算阴影遮挡和高精度地重采样.     

自然场景的高真实感雾天退化图像仿真

自然场景的天气图像仿真是图形图像和计算机仿真领域中的一个重要的研究课题。首先,以自然场景的雾天图像仿真作为研究对象,深入探讨了天气导致图像退化的物理机制,提出了一种基于成像设备特性的大气点扩散函数。其次,由于场景深度是大气点扩散函数中的一个重要参数,将基于单幅图像的场景深度重建算法应用于此项研究中最后,提出了雾天图像合成的后处理算法,实现了高真实感的自然场景雾天图像仿真。仿真实验的结果证明了本算法的有效性。     

基于微机的飞行仿真器图形图象系统的研究与实现

图形图象系统在分布交互仿真虚拟战场环境及虚拟样机中有非常重要的地位,直接影响仿真系统的逼真度。由于视景系统主要是进行几何模型和纹理图象的解算,对硬件的要求较高,所以一直是高档计算机——主要是图形工作站的天下。现在,随着计算机芯片以及网络技术的飞速发展,使得基于普通微机的多通道、大视场视景系统的实现成为了可能。我们在微机平台上开发实现了有人驾驶飞行仿真器的图形、图象显示系统,由于应用效果良好,性能价格比高,该方案在工程应用上有重大意义。     

使用有限元模型仿真可变形物体的研究进展

可变形物体的建模与仿真是当今计算机图形学领域的难点和热点之一。对于手术模拟等需要精确计算的场合,最佳的建模工具仍然是有限元模型。惟一限制有限元模型广泛应用的瓶颈,在于有限元的大计算量。为了克服这个困难,目前出现了很多新颖的技术方法。对这些有限元新技术做一个比较全面的综述,对其进行分类和概括,并总结这些最新成果的解决思路以及具体的解决方法,对有意以有限元为工具开发仿真系统的研究者们具有很大的启发和参考价值。     

基于海浪谱的波浪模拟

近年来，自然景物的模拟一直是计算机图形学中最具挑战性的问题之一。作为自然景物模拟的重要内容，对流水、波浪的模拟正日益引起人们的关注。现有的模拟方法要么从流体力学方程组出发，去求解复杂的Navier-Stokes方程，要么根据波浪的形状，去构造具体的波形函数。本文从海洋学现有的观测和研究成果出发，利用海浪频谱和方向谱的相关公式，实现了基于海浪谱的浪波造型及显示，实践证明该方法可以快速有效的模拟波浪。     

三维地形建模与可视化研究

针对当前地形三维可视化及其绘制技术的研究现状,在吸取计算机图形学、科学计算可视化、虚拟现实、计算机网络的先进理论和技术成果的基础上,围绕数字地形模型以及基于网络的三维地形可视化等核心技术内容展开研究,提出了建立数字地形模型中不规则三角网(TIN)的改进算法和思路,给出了运用VC 和OpenGL实现的三维真实感地形可视化实验软件。     

一个基于启发式分离向量搜索的凸多面体碰撞检测算法

碰撞检测是自然环境计算机模拟的基础,机器人等领域有着广泛的应用,本文提出了一个用于多面体碰撞检测的快速算法HS-jump,HP-jump算法建立了一个有效的检测模型,当两个凸多面体碰撞时,可以快速的报告它们之间碰撞, 当两个物体分离时,该算法提供了一个启发式搜索策略,用于快速的搜索分离物体的分离向量两个分离物体的分离平面的法 向量,与已有的算法相比,HS-jump算法可以更平衡的处理碰撞、分离的情况。     

基于像素--仿真法评估子母弹效能

基于作者提出的像素——仿真法,利用统计试验法及计算机图形技术,简化了子母弹效能评估中计算子母弹毁伤幅员的算法,回避了计算子弹毁伤幅员重叠面积的数学难题。经使用证明,像素——仿真法计算简便,精度可靠,应用广泛,并已经发展成为一种计算有重叠毁伤幅员的通用方法。     

视景仿真系统中实时阴影绘制技术的研究

实时阴影绘制技术是计算机图形学领域研究的热点之一。在视景仿真系统中应用实时阴影是一个仿真界还没有很好解决的难题,对阴影体算法的原理进行详细的剖析的基础上,提出了一种改进的混合算法,并且在开发视景仿真系统的过程中成功的进行了应用。     

光照不均匀情况下光伏组件仿真模型的研究

当光伏组件或者光伏阵列中受到不均匀的太阳光照时,输出的伏安特性曲线呈阶梯状,而相应的功率电压曲线含有多个局域峰值,则现有的单体光伏电池数学模型和单峰最大功率跟踪算法都不再适用,重点研究和建立了适用于光照不均匀情况下的光伏组件数学模型,再通过MATLAB语言建立了光伏组件的MATLAB计算仿真模型.并在该模型的基础上成功地对多峰最大功率跟踪算法--二步最大功率跟踪算法进行仿真.