基于图象的动态场景绘制技术

传统的基于图象绘制技术研究主要集中于静态场景的绘制,当场景中有流水,钟摆等运动对象时,绘制效果就难以令人满意。近年来,动态场景的绘制已日益成为基于图象绘制的一个新的研究热点。在深入阐述了基于图象绘制技术的基本概念和各类方法的基础上,着重探讨了当前在动态场景绘制技术方面的研究进展以及目前各类动态场景绘制方法中的有待研究的问题和不足之处,并提出了解决这些问题的思路。     

基于双层次细节图像空间融合的地形绘制方法

为加速地表模型绘制速度,提出一种基于双层次细节图像空间融合的地形绘制方法.首先建立具有高、低细节层的地表模型,通过在图像空间计算高细节层与整个地形投影面积的比例,控制高细节层覆盖范围,把两层模型的过渡区域推向离视点较远的位置:过渡区域采用了基于图像空间的逐像素纹理混合与偏移方法,避免在图形空间建立几何过渡带计算开销过大的问题,消除两层次邻接所产生的视觉裂缝.算法在GPU设计与实现.实验表明,该方法在保持逼真视觉效果的同时,能够保持较高的三维地形绘制速度.     

基于三维纹理的水下三维声场直接体可视化

声波是潜艇进行水下目标探测的最有效手段,因而在潜艇水下作战环境三维可视化研究中,水面舰船和水下潜艇声能场的可视化是核心技术之一,应用硬件加速的三维纹理技术实现了三维声场直接体可视化。仿真结果表明该方法在三维声场可视化中,能够实时生成高质量的体可视化图像。     

一种高效的大规模三维地形遥感影像纹理映射方法

针对大规模虚拟战场地理信息建模与绘制的需求,研究提出一种可充分发挥GPU和多CPU核微处理器处理能力的、高效的大规模三维地形遥感影像纹理映射方法.该方法直接利用GPU进行高效的纹理压缩解压,采用基于多CPU核微处理器的多线程并行调度策略,实现了视点相关的纹理数据的高效预取和调度,并根据等地理长度映射原理实现了单一精度的大规模遥感影像纹理数据在大规模LOD地形上的精确匹配.实验表明,此方法可有效提高大规模三维地理信息场景.绘制的速度,纹理和地形的匹配精度高,增强了三维地理信息漫游的真实感.     

一种时间控制的地形绘制算法

提出一种由时间控制的三维地形绘制新算法。依据事先确定的绘制时间对分块地形加以时间分配,同时考虑人眼感知因素确定地形绘制多分辨率层次,保证漫游中每帧的绘制时间与预设的地形绘制时间相等,与地形特点和视点位置无关,实现每帧地形绘制时间恒定,有效地解决了漫游过程中由于绘制帧速率不稳定而造成的显示滞后和画面的跳跃现象。算法适合具有大规模地形的场景实时漫游系统。最后通过实验数据表明算法是可行而且有效的。     

基于激光扫描数据的三维场景仿真

通过利用地面三维激光扫描仪获取的空间数据,进行了三维空间地物建模研究。首先分离提取建筑物地物,然后对得到的数据进行去噪处理,再通过整体匹配纠正并对原始测量数据进行重新采样和拼接配准,建立了由三角网构成的三维表面模型,最后在虚拟现实环境中实现了三维场景仿真。     

基于多智能体粒子群的快速碰撞检测算法研究

在层次包围盒的基础上,提出一种基于多智能体粒子群的快速碰撞检测方法.算法首先利用层次包围盒方法快速减小物体间可能发生的碰撞检测区域,并基于随机碰撞检测核心思想将问题转变为物体特征对间距离机制的非线性优化问题,在建立的层次拓扑结构基础上,结合多智能体系统技术和粒子群算法的进化策略,设计了一种多智能体粒子群算法来求解碰撞检测问题.通过仿真测试表明,该算法具有很高的搜索效率和寻优性能,能够满足碰撞检测的实时性要求.     

基于四叉树剖分的LOD地形绘制算法

针对三维游戏中室外场景渲染消耗内存大、效率低的问题,提出了一种基于四又树剖分的LOD(层次细节)地形绘制算法,实现了地形多分辨率网格绘制.采用将共事顶点唯一存储的四又树网格表示方法,并利用过程纹理合成技术实现地形的多纹理映射,模拟地表多种地貌混合的真实效果.实验结果验证了本文算法在内存占用、绘制速率和真实感上都优于Lindstrom算法.     

基于VRML的交互式三维地形生成技术的研究

讨论了交互式生成3D地形的应用背景和必需解决的技术问题。着重分析了地形数据点的三维拾取,实现了在三维场景中通过鼠标点击修改地形高程值。以此为基础,设计并实现了一个基于VRML的交互式三维地形生成系统。用户可以在缺少实测数据的情况下,根据系统提供的各种交互工具快速方便地生成与自己观察或印象相符的三维地形。在房地产广告、军用沙盘、旅游景点展示、工程招投标等方面有广泛的应用价值。     

基于计算机图形处理器加速的体绘制

可编程顶点渲染器和片元渲染器已成为新一代图形处理器(GPu)的标志.应用可编程渲染器带来了许多过去由固定渲染器无法得到的复杂图像效果和三维环境的真实感.图形硬件的可编程能力也扩展了硬件加速的直接体绘制算法,提高了它的交互性能和图像质量.我们充分利用硬件加速支持的三维纹理、片元渲染器,实现了硬件加速的体绘制.     

飞行视景仿真中三维大地形的生成

如何既逼真的实现三维大地形的可视化,又消耗尽量少的系统硬件资源,是飞行视景仿真必须克服的问题.从飞行仿真中三维地形显示的特点出发,以我国东南部某地区的DEM(数字高程模型)数据块及其航拍照片作为原始数据,采用先生成测试地形,再实现全部大地形的方法,通过设置3个级别的LOD和采用地形转换、网格简化及地形分块技术,采用三维建模软件Creator生成了一块400×400km2的大地形,满足了飞行仿真的需求.     

基于PC硬件加速的三维数据场直接体可视化

在科学计算可视化中，由于直接体可视化技术能够反映数据场内部的信息，所以它已经成为近年来研究的重点。通过应用三维纹理和可编程显卡的片段着色器（Fragment Shader）技术，在当前主流PC机上，实现了带有完整Phone光照阴影效果的三维数据场直接体可视化。仿真结果表明该方法在医学和军事学的三维数据场可视化中，能够实时生成高质量的体可视化图像。     

基于CAD数据的3D场景建模及演示技术研究

传统的几何建模方法建模过程复杂，真实感差。提出了一种基于CAD数据的场景建模方法，使用已有的CAD数据构建场景的三维模型和二维电子地图，具有建模速度快而准确的优点；研究了多维信息综合演示系统的开发方法及关键技术，并基于MFC和OpenGVS开发了一个多维信息综合演示系统，实现了二维GIS、三维场景以及音频、视频、图片、文本等多媒体信息的集成，使用户漫游时可以在2D地图及3D场景之间平滑切换，避免漫游时迷失方向。研究成果可应用于城市仿真、奥运场馆等的场景建模及演示。     

基于X3D的场景交互技术在虚拟生物博物馆中的应用

虚拟现实技术已广泛应用于数字博物馆领域.针对虚拟博物馆对实体绘制的实时性和交互性要求,以及武夷山虚拟生物博物馆的实际需求,分析了X3D的特性.核心原理和交互原理,创建了具有照片纹理的X3D三维模型,使用Java语言设计并实现了武夷山虚拟生物博物馆的交互系统.     

基于DR预测的大规模Web3D场景预加载机制

为改善大规模Web3D场景的加载效率,提出一种基于DR(Dead reckoning)预测的大规模Web3D场景预加载机制,结合DR航迹预测的算法和基于历史路径的兴趣路径聚类算法,将航迹领域中路径预测和交通领域中路径聚类应用到虚拟场景加载领域中,提出一种Web3D场景的预加载机制。实验与研究表明,通过该算法实现的预加载机制可以显著地提高数据的传输效率,优化大规模Web3D场景的加载速度,有效地提高用户在Web3D场景中的漫游体验,为优化大规模Web3D场景的加载机制提出了新思路。     

基于X3D的虚拟场景交互架构的实现方法研究

在分析X3D(Extensible3D)与VRML异同点的基础上,对X3D的系统运行内部机制进行了讨论,并使用SAI(SceneAccessInterface)的方法对虚拟场景进行交互。对通过外部原型操作物体定性运动进行了分析,并说明了具体实现的方法。以X3D-EDIT作为原型系统的开发工具,给出了虚拟环境中实现人机交互的应用实例。     

基于SIMULINK和VR技术的三维监视软件开发

在某武器系统演示试验中,需要对靶目标的运动进行实时跟踪,并方便直观地查看其飞行姿态和飞行轨迹.根据任务需求,给出了一种基于Matlab(Simulink)和VR技术的三维动态监视软件的实现方法.软件采用VB与Matlab混合编程,使用Simulink模型接收VB传送的数据并即时更新虚拟世界场景,充分利用虚拟现实技术的真实直观、视点可变、与现实同步等优点,很好地完成了动态监视任务.重点介绍了程序接口技术和Simulink模型控制技术,这种方法也能够方便地应用于其他类似的监视任务中.     

大规模三维标量场并行可视化技术综述

并行绘制是提高大规模三维标量场可视化效率的一种重要方法,分别对三维标量场的两类重要可视化方法面绘制方法和直接体绘制方法进行了阐述,并结合这两类可视化方法对其并行绘制中的各种并行模式、负载平衡和图像合成算法进行细致的分析和比较;对国内外较有名的并行绘制系统实现进行了分类与对比;最后,在总结现有研究成果基础上,分析了该领域的下一步发展趋势,为大规模性三维标量场的并行可视化提出了新的问题和思路。     

基于辅助线的等高线生成三维地形算法研究

针对从等高线地图读取地形数据和地形数据高程自动赋值两个问题,提出了基于辅助线的等高线地图提取三维数据的算法,同时实现等高线自动采样和高程自动赋值。利用山顶高程、等高距和等高线地图上任意计曲线的高程三个参数实现了等高线高程的自动计算和赋值。根据像素的孤立、连续特性,遍历等高线像素点,并按照一定的规则对等高线进行数据采样。总结了算法的特点,并用仿真实验验证了该算法的正确性和有效性。