基于改进质点-弹簧模型的图像变形仿真方法

为了满足仿真系统中对仿真的实时性和视觉效果上的真实性要求,提出了一种改进的质点-弹簧模型,采用传统的质点-弹簧模型与虚拟弹簧共同表征图像的表面,利用Verlet数值积分更新图像变形期间的质点位置,使用双线性插值技术实时绘制出动态变形的效果.在OpenGL环境下对改进的3D质点一弹簧模型进行了仿真实验,实验结果表明所提模型能逼真地模拟出图像变形的效果.     

弹簧质点模型用于经编贾卡织物仿真

随着仿真技术在纺织行业的不断发展,人们对仿真的要求越来越高.而一般贾卡针织物的仿真都是采用直线拼接来模拟织物的弯曲结构,忽略了由于组织相互作用而产生的形变,降低了仿真效果的真实感.为了使花型设计的仿真程度得到进一步提升,本文主要分析了经编CAD中的贾卡织物仿真模块在模拟织物应力形变效果时需考虑的因素,介绍了弹簧质点模型及其用于经编贾卡织物仿真的适用性.     

基于弹簧质点模型的织物变形仿真技术

讨论了一种基于弹簧质点模型的织物变形仿真技术，并提出了一种变形约束技术．在建立弹簧质点模型的基础上，通过受力分析得到织物变形的动力学方程，采用Runge-Kutta算法结合变形约束求解其方程，实现了织物变形仿真．用很少的运算时间取得了满意的仿真结果，证明了本弹簧质点模型的实时性．     

基于弹簧-质点模型的动态织物仿真技术

针对织物物理建模的计算效率和稳定性问题,提出基于约束的织物弹簧一质点模型。以简单几何实体球和圆柱为例,说明处理织物可变形体与环境对象碰撞的总体策略,结合实体碰撞对物理模拟流程进行总结性描述。同时,本文还提出了与已有建模方法进行了改进,即该模型并不包含对内力和质点速度项的显式计算,从而大大减少了计算量,在保证系统稳定性的前提下,较好的提高了计算效率。     

简化质点弹簧模型在牙龈变形仿真中的应用

在分析常用建模方法的基础上,采用简化质点弹簧系统的物理建模技术,研究了简化质点弹簧系统的动力学方程及方程组的求解.根据STL文件牙齿模型的特点给出了简化质点弹簧系统的数据结构,并通过渗透深度来控制计算量和准确度.实验表明,该变形模型能实时计算描述动态变形过程,达到了较好的仿真显示效果.     

基于弹簧-质点模型的三角网格曲面展开算法及其应用

提出一种自调整初始展开方法,对基于弹簧-质点模型的展开优化算法进行改进,保证其初始展开平面的拓扑完整性.同时,为了防止模型迭代发散,采用对能量释放前后误差进行判断的方法,有效地遏制算法的发散.最后,将算法应用于制造领域,试验结果表明算法可取得较高质量的展开平面.     

接地弹簧-质点系统的逆特征值问题

考虑接地的简单连接的弹簧—质点系统,设(λ,X)和(μ,Y)为只有部分质量(j个)接地的弹簧—质点系统的2个特征对,考虑由这2个特征对、前j个质量构造接地的弹簧—质点系统的特征值反问题。将问题转化为Jacobi矩阵特征值反问题,给出由已知条件构造具有正的质量和正的刚度物理系统的充分必要条件。如果这些条件得到满足,则可惟一地构造接地的弹簧—质点系统。     

用多质点—弹簧模型研究沉管隧道土体地震响应

在质点-弹簧体系数学模型的基础上,结合有限元分析,提出了沉管隧道土体地震反应的离散化分析方法,并结合广州洲头咀隧道工程实例,采用人工合成基岩加速度时程,运用时程动力法分析了隧道底部土体表面的地震响应时程,并与剪切波速传播理论的计算结果进行了对比.结果表明,采用质点弹簧体系计算得出的土表峰值位移较大,分析认为是由于弹簧质点体系计算中阻尼比取值小于剪切波速传播理论中阻尼比取值所致,建议在实际使用中采用质点弹簧体系的计算结果,按照剪切波速传播理论的计算结果可作为参考.     

民族特需品数字化展示中的水面模拟方法——基于质点弹簧模型

提出了一种基于质点弹簧模型的快速可交互的实时水面模拟方法。使用虚拟弹簧按照四边形连接规则将组成水面几何结构的点连接起来;为模拟质点间相对运动引起的阻力,引入内摩擦系数和速度衰减系数,水面的受力运动模型中质点的运动规律遵循质点弹簧运动规律;水面渲染时,借助Cg着色语言实现水面的反射和折射;通过简化物理碰撞规则,实现了对雨滴与水面交互的加速处理。实验表明,交互时帧率达到60fps,且真实感强,可以明显提高民族特需品的数字化展示效果。     

固定-固定型无阻尼弹簧质点系统的优化设计问题

讨论了惯性能量极值化要求下的固定-固定型无阻尼弹簧质点系统的优化设计问题,得到了该问题的可解性条件,给出了解的表达式和数值算法,算例说明算法是有效的.     

Real-time haptic model for soft tissue deformation in surgery simulation

The modelling and simulation of deformable objects is a challenging topic in the field of haptic rendering between human and virtual environment. In this paper, a novel and efficient layered rhombus-chain-connected haptic deformation model based on physics is proposed for an excellent haptic rendering. During the modelling, the accumulation of relative displacements in every chain structure unit in each layer is equal to the deformation on the virtual object surface, and the resultant force of corresponding springs is equivalent to the external force. The layered rhombus-chain-con- nected model is convenient and fast to calculate, and can satisfy real-time requirement due to its simple nature. Simulation experiments in virtual human liver based on the proposed model are con- ducted, and the results demonstrate that our model provides stable and realistic haptic feeling in real time. Meanwhile, the display result is vivid.     

一种新型的力反馈实现方法

针对虚拟现实和遥操作机器人技术的需要,提出了一种实现力反馈新技术.电流变液是一种智能材料,在电场作用下其流变学特性如粘度能够在几毫秒时间内发生连续可逆的变化.利用电流变液的这种特殊性能,采用类似汽缸和活塞的结构设计了一种力反馈装置,汽缸与活塞分别作为电场的两极,它们之间充满电流变液,当有电场存在时电流变液粘度发生变化,从而阻碍活塞相对汽缸的运动,产生连续可调的阻力.阐述了力反馈装置的设计方法,建立了结构模型和动力学模型,提出了由该装置实现的力反馈数据手套及其控制方法,最后进行虚拟碰撞实验验证了所提出方法的有效性.     

虚拟消化道内窥镜训练系统

介绍了一种应用虚拟现实技术实现消化道内窥镜训练功能的系统.主要讨论了通过计算机三维可视技术,对医学断层影像重建得到三维训练模型;并讲解系统外设实现操作量采集和力反馈的工作原理,以及系统仿真软件采用的质点-弹簧/阻尼物理仿真模型.学员可在这一具有虚拟场景和真实力感相结合的训练环境中反复训练,从而不断提高业务操作水平.     

支持力/触觉反馈的虚拟肝脏手术仿真系统

为提高支持力/触觉反馈的虚拟肝脏手术仿真系统的精度和实时性,提出了一种基于物理意义的平行菱形链连接变形模型.该模型中由于各个链结构单元中菱形的长度等比例变化,计算量小,改变链结构单元中菱形的长度和夹角就可方便地对不同的柔性体进行建模.同时还讨论了系统的结构设计、柔性体形变计算、快速碰撞检测和实时力/触觉反馈操作等.基于6-DOF Delta手控器建立试验平台,并结合力/触觉反馈计算实现了虚拟肝脏手术的拉拽、按压等变形仿真.实验结果表明,该系统力/触觉感觉平稳、模拟效果逼真,能够满足虚拟现实系统对精细作业和实时性的要求.建立简单逼真的物理变形模型和精确快速的碰撞检测算法,有助于提高虚拟肝脏手术仿真系统的性能.     

游戏杆在机器人虚拟示教系统中的应用编程

分析了北通飞行摇杆BTP-C313的接口编程原理，并将装置应用到MOTOMAN机器人虚拟示教系统中，给出了验证实例，实现了对机器人的虚拟示教等人机交互操作。     

压力触控下虚拟现实应用框架的探索与研究

针对虚拟现实技术传统项目中互动不足问题,提出应用目前移动终端最新的交互技术-压力触控技术和触觉反馈技术,提升虚拟现实应用项目在触觉交互方面的性能.通过对压力触控技术的研究,提出一种基于压力触控的虚拟现实应用开发的技术框架,实现了压力触控技术API交互接口统一封装和虚拟现实应用开发接口的统一管理.在此平台上开发了两个虚拟现实应用项目,证明了技术框架的可行性,以及压力触控技术对虚拟现实系统的交互性能的提升.     

A robotic tele-drill system over network using predictive display

0 IntroductionMuch research has been done for a long distancetelerobotic operation using exclusive communicationlines .These systems havetheir owncommunicationlines and areused for special purpose ,like space operation, nuclearmaterial handling,robotic telesurgery,etc . Withthe de-velopment of computer networklike Internet ,a teleopera-tionsystemusing it attracts much attention. Using Inter-net has more advantages than using exclusive communica-tionlines . For example ,it is cheaper and can …     

虚拟现实中实时图形生成和显示技术

虚拟现实是指通过人的多种感知通道进行实时模拟与交互的人机界面。图形生成速度是虚拟现实的重要瓶颈。本文对虚拟现实中实时图形生成和显示技术作了详细的介绍。     

可视化技术在柔顺性触觉研究中的应用

触觉可视化是利用虚拟现实技术将图形显示和触觉显示相结合,为主控端操作者提供操作环境的模拟信息.本文介绍了触觉可视化的研究特点、应用前景,总结了四种系统的优缺点并对系统性能进行比较.最后总结了触觉可视化技术的发展趋势.