基于虚拟器官的植物可视化

提出一种基于虚拟器官的植物可视化方法。该方法将真实植物器官的生理和形态属性抽象为虚拟器官的属性,以虚拟器官间的关系描述虚拟植物的形态,并通过对虚拟器官属性的变化来实现对整个植物生长过程的模拟。虚拟器官的属性变化由生长规则所控制。生长规则依据虚拟器官的属性和当前的环境属性来决定下一生长周期虚拟器官属性的变化。环境属性的变化由虚拟环境根据环境变化规则来模拟。植物最终的3D形态,由3D引擎通过读取各个虚拟器官的属性来进行展示。实验证明该方法能够对植物生长进行逼真的模拟。

Abstract：

A virtual organ based plant visualization method was proposed.Virtual organ was the representation of physiological and geometric attributes of real plant organ.And the relation among virtual organs was used to describe structure of plant.The process of plant growth controlled by growth rules could be realized by changing attributes of virtual organ.The attributes of virtual organs in the next growth period were determined by growth rules according to the current attributes of virtual organs and environment.The attributes of environment whose changes were controlled by variation rules were simulated by virtual environment.Finally 3D graph of visual plant was rendered by 3D engine which read the attributes of virtual organs to control the rendering process.Experiments show that plant growth can be simulated realistically by this method.     

L系统理论在植物根系生长模拟中的应用研究

根据植物根系生长的几何特征,探讨了L系统理论在植物根系生长模拟中的具体应用.把括号L系统、参数L系统、随机L系统和时变L系统等结合起来,建立了描述植物根系生长的产生式集,实现了直根系植物根系生长的三维可视化,表达了根系生长的随机性特征和图形随时间变化的连续性.     

基于64排CT数据的肝胆虚拟手术系统的研究

虚拟手术是虚拟现实技术在医学领域的重要应用,可以用于术前对手术过程的模拟,提高手术的成功率,降低医疗成本.论述并设计了一种基于64排CT数据的肝胆虚拟手术系统,而且分别对该系统中图像分割、图像配准、3D可视化以及虚拟切割等关键技术进行了深入的探讨与研究.给出了手术刀虚拟切割肝脏及内部管道的实验结果,结果表明,该系统对制定合理的手术预案具有重要的临床价值.     

虚拟样机可视化支撑平台的研究与实现

虚拟样机的开发过程实质上是一种基于模型的不断提炼与完善的过程。虚拟样机作为复杂的系统工程项目，强调的是资源的共享及团队的协同工作。而虚拟样机可视化支撑平台是虚拟样机支撑平台的一部分，其任务是支持建立包括武器装备虚拟样机协同设计、开发以及运行、评估全过程的可视化工具集。就研究开发武器装备虚拟样机可视化支撑平台中的协同可视化技术和框架的研究与实现进行了总结。     

基于微分L系统理论的植物根系生长模拟的算法

根据植物根系的几何特征,利用微分L系统理论设计生成植物根系连续生长的算法。产生式用于表达植物根系分枝的产生,生长函数用于控制内节点的长度(根段随时间的延长)、分枝根的长度和分枝角的增加。植物根系的生长函数呈S形,用三次多项式表示。     

面向虚拟地理环境的三维可视化架构研究

提出了虚拟地理环境的可视化架构应该由三个部分组成:数据模型接口,模型集成接口和可视化流程管理;在将这三部分结合成一个完整体系的同时,分别讨论了三者在面向虚拟地理环境三维可视化架构中所起的作用,并且针对一些技术性难点提出了相应的解决方案。     

虚拟植物的建模方法

介绍了虚拟植物及其研究意义;着重讨论了虚拟植物生长模型及建模方法,对不同的建模方法的特点进行了比较分析,总结了不同的建模方法的优缺点及其适用范围;探讨了该领域研究中存在的主要问题,并对虚拟植物建模方法的未来发展趋向及其前景进行了展望。     

基于VRML的可视化虚拟场景生成工具的研究

构造和生成VRML虚拟场景的流行工具和国内的研究多保持在用VRML文本编辑器直接书写程序的方式上，研究通过在场景上的图形操作，非编程地生成VRML场景的实现方法，并开发了一个实用系统。该方法不需要用户了解VRML语法，生成过程方便快捷。     

虚拟植物生长建模

精确农业的进一步发展需要基于作物生长规律的生长过程模拟的支持。近年来,由诸多学科交叉而迅速发展起来的虚拟植物模型,为作物生长模拟的发展开辟了新的道路。其中,植株拓扑结构发展过程的模拟是实现虚拟植物模型的关键技术之一。为了能够客观有效地模拟真实的植物生长过程,应用于精确农业研究,采用L系统方法,结合植物的生长机理,对植物生长过程中受到内、外因素的影响进行了模拟研究。     

水稻植株虚拟生长可视化系统设计及其实现

将系统分析方法和数学建模技术应用于水稻植株的形态建成,通过对水稻形态数据的定量分析湘建了水稻地上器官形态几何模型,在此基础上设计了水稻植株虚拟生长可视化系统.整个系统由器官几何形态模型模块,生长模型模块,可视化控制模块、数据库和人机交互界面等组成.水稻植株三维形态是由各器官形态结构特征参数的几何模型来描述的.根据水稻器官几何形态参数,通过人机交互操作,采用vc++6.0和OpenGL标准图形库,在计算机上重构出水稻器官、主茎和植株群体的三维形态,具有较好的真实感.     

基于GroIMP的水稻功能与结构仿真模型研究

为探索植物仿真模型构建方法及提高仿真模型构建效率,设计并实现了一个基于相关生长语法RGG及扩展L系统的植物模型构建语言XL的水稻秧苗功能与结构模型.该模型包含了光环境模块、植物结构模型、生理功能模型以及环境设置模块,从而能够在植物外部形态层面及内部生理功能层面同时来描述虚拟植物的生长过程,并通过对植物生理过程与形态结构及环境因子的交互作用的考虑,能够在开源及交互的建模平台GroIMP上实现对虚拟植物的生长状态进行综合预测与动态可视化.简要地介绍了模型中主要模及子模型构建的主要方法及模型构建的关键步骤,并通过模型的图形、数据输出验证了模型的有效性.经过简单地扩展,构建的模型可以直接应用到水稻整个生长期的建模仿真研究中.     

基于虚拟样机的激光传输模拟仿真系统开发

可视化模拟仿真激光脉冲的传输过程,对激光研究和应用具有重要意义。基于激光传输装置的运行需求,提出了一种基于虚拟样机技术的模拟仿真方案。使用基于改进了的粒子系统来等效处理激光在仿真场景中的形态与运动,以VisualC＋＋6.0为开发平台、Vega为仿真引擎、以MatLab和SG99为实时数据处理工具,构造了激光传输装置虚拟样机模型,实现了激光脉冲的可视化建模,建立了一个三维可视化激光传输过程的仿真系统,完成了对激光传输过程三维模拟、仪器工作状态监控和仿真信息查询等功能。     

舰载飞机着舰可视化仿真系统设计与开发

着舰是舰载机/航空母舰系统中极其重要的内容.为此,基于仿真技术和虚拟现实技术,提出一种舰载飞机着舰可视化仿真系统的设计方案.首先,采用C/S结构设计了舰裁机着舰可视化仿真系统,并对各个模块功能进行了详细的阐述.然后利用细节层次、纹理映射以及实例化技术对Creato创建的舰载机和航母的三维模型进行了优化.最后开发了基于MFC的Vega Prime视景驱动程序并介绍了碰撞检测A-法.完成后的着舰仿真系统可为自动着舰系统的设计、验证评估提供直观可视化的软件界面.     

机械模具三维仿真系统的开发与研制

对机械模具三维仿真系统(MSS)的开发步骤、总体结构和基本功能做了介绍,该系统具有自学习和自适应的特点,将其应用于生产实践,经过两年多的试运行,用该系统优化出的操作参数指导生产,各项生产指标显著提高。通过本仿真系统的应用,一个新产品模具设计时间可缩短为2-3个月,从设计时间、设计费用、设计成功率等角度可降低设计开发支出达600万元,年可降低模具生产成本约300万元。福建浔兴拉链科技股份有限公司使用该仿真系统后,一年可间接创造经济效益1080万元。是一种有利于推动我国工业经济由粗放型向集约型转化的有效的先进实用技术。     

产品开发复杂系统建模及其动力学机制研究

以系统动力学为主框架,研究运用支持向量回归建立产品开发复杂系统动力学方程组,基于粗糙集理论方法对系统流图中反馈回路等元素进行约简与分析,结合具体产品类型寻求产品开发系统非线性动力学纠正机制与要素体系,构成一种产品开发复杂系统建模新方法.对用新建模方法建造的系统模型进行计算机仿真与验证,发现了产品开发复杂系统中起稳定作用的结构以及参数范围.证明所提出的方法能解决产品开发复杂系统的演化难以预测与控制等问题.     

融合数值流场的内河船舶三维航行虚拟现实系统

为缓解船舶驾驶员在航行环境复杂水域的心理压力,提高船舶航行安全,使船舶驾驶员更直观准确地利用两岸地形及根据航道尺度、桥梁通航尺度、水流态势等情况航行,采用虚拟现实技术对船舶三维航行环境进行了仿真。以长江重庆主城区段水域为例,在对该水域流场的数值模拟的基础上,构建了融合数值流场的船舶三维航行环境。仿真结果表明:所研制的系统对船舶航行环境具有逼真的可视化效果,可有效地提高航行安全和缓解驾驶员心理压力。     

基于支撑平台的船舶动力模拟训练系统研制

设计了一种基于仿真支撑平台软件的船舶动力装置模拟训练系统的研制方案,论述了利用MINIS仿真支撑系统、Intouch组态软件、X3D技术、现代CAD技术和网络技术开发其全工况模拟训练系统的方法,并结合应用实例介绍了系统的软件组成及其特点.实践证明,该方案在保证仿真精度的同时降低了系统的开发成本,缩短了研制周期,是研制船舶动力装置训练模拟系统的理想选择.