基于地理信息系统的虚拟战场态势显示

以分布交互仿真中的虚拟战场态势显示为需求背景，基于地理信息系统(GIS)的理论和相应的软件工具，在虚拟战场态势显示中引入GIS技术，实现了基于GIS的虚拟战场态势二维与三维、静态与动态的显示，以及战场数据的添加与查询，计算机生成兵力的初始化及实时驱动、飞机地形高程匹配飞行的三维仿真。开发了一个具有统一集成环境、二维与三维态势显示相对应等特点的原型系统。 并介绍了其组成、功能和特点。     

基于Image Quilting算法的纹理合成

基于样图的纹理合成方法是继纹理映射、过程纹理合成方法后发展起来的纹理拼接技术,用于解决传统方法中出现的缝隙、扭曲、变形和参数调整等问题.Image Quilting算法是简单易行的接缝消除方法,采用Image Quilting算法合成纹理并生成Wang Tile集,继而拼接大图像.实验表明,Image Quilting算法能够较好地保持纹理特征的连续性,但在接缝处可能破坏纹元特征.     

三维人脸模型的约束纹理映射算法研究

约束纹理映射是一种特殊的参数化过程,即在设定约束条件的情况下对模型进行纹理映射.本方法首先通过人工交互在纹理上添加纹理映射约束点,然后根据约束点对纹理及网格模型进行三角剖分,再通过RBF插值求得三角网格内顶点的纹理坐标,并实现三角网格与相对应纹理三角片的纹理映射,最后优化映射结果.实验结果表明本方法切实可行.     

基于曲面纹理映射的图像对象阴影快速生成方法

在虚拟环境中，对象阴影的轮廓与在光源位置对对象的观察视图相同。通过对图像对象的视图载体进行网格化分割，对每个网格点基于光线跟踪算法计算投影点，基于光源位置计算对象阴影轮廓，从而提出了一种三维地形场景中基于曲面纹理映射的图像对象阴影快速生成方法，并对算法的性能进行了分析。实验表明，在动态光照条件下，该方法在增强对象真实感的同时，能够获得较为理想的场景渲染实时性。     

基于可逆序视频的视频纹理合成方法的研究

视频纹理是一种介于图像和视频之间的媒体,它的合成主要是通过不断重复视频片断实现的。如何发掘和表现视频中的可重复片断是合成中的一个关键问题,本文研究了视频中的可逆序现象,并基于这种现象构造一种新的基于渐变的视频纹理合成方法。试验证明对于一些可逆序播放的视频,这种方法能够合成已有合成方法所不能合成的视频纹理。     

一种基于顶点纹理的LOD地形渲染算法

Shader Mode 3.0引入的Vertex Shader Fetch是GPU可编程图形渲染技术发展的又一重要进展,基于该技术提出了一种新的地形渲染算法.算法主要特点是将地形高程数据组织成单通道纹理存放于显存,用于支持视点跟随的LOD地形渲染.绘制阶段,CPU端只需输入平坦的嵌套状的网格,GPU端首先根据当前视点参数计算该网格顶点的实际二维位置坐标,使用该坐标从地形纹理中采样出该顶点的高程值,这样平坦网格的顶点获取到实际的三维坐标值,图形渲染管线将继续处理直至输出显示.如此安排绘制流程可以彻底消减CPU计算负载,转而充分运用GPU高数据处理能力和可编程特性.实验表明,使用本算法绘制地形,效果逼真、绘制效率大大高于传统LOD地形绘制算法.     

基于子波变换的纹理图像分割

本文针对纹理图像的特点,提出了基于主能量通道子波变换的纹理图像多级分割方法。该方法以最大能量为线索,建立起由细到粗的多分辨率子波分解金字塔,分割按照其逆过程,即由粗到细,每个分辨率上分割特征的优化选择、分割方案—模糊Ｃ聚类的确定,都有利于纹理图像的分割,最后由低向高传递分割结果,从而得到较精细的分割图像。     

基于半规则纹理的三维表面流场可视化方法研究

针对基于点噪声的流场可视化不够形象的缺点,提出一种更直观的基于半规则纹理的三维表面流场可视化方法。首先,利用Mesh quilting技术在三维物体表面建立网格结构,并以组成网格结构的三角形作为基本模型,匹配样本纹理,形成第一帧纹理;随着流体的流动,角点的移动形成了新的网格结构,并对变形后的网格重新映射形成新一帧纹理图;最后,各帧纹理相连形成了一帧帧连续的流场动画。匹配过程中,为提高效率并保持帧之间的连续性,提出了最优纹理集加速匹配。实验表明,该方法可以获得较好的可视化效果。     

基于基准面全局电场的外翻快速算法

虚拟外翻是可视化领域的一项新近提出的方法,用以直观地提供空腔内壁表面的信息,该方法的最大优点在于保持了空腔原有的空间和解剖学结构特点,同时避免了乏味而耗时的漫游.研究围绕虚拟外翻展开,对电场模型进行了改进,提出全局电场的概念,从根本避免了欠采样和过采样的出现.同时,引入向量场分布快速算法,借助快速傅立叶变换的高效性以实现全局电场的设想,使其更具应用与推广的潜力.通过对真实病人的结肠CT数据进行实验,验证了方法的准确和高效.     

基于改进SOM的纹理合成算法

提出一种基于改进自组织特征映射(SOM)的纹理合成算法,首先给出一种基于纹理的灰度图像的SOM输入向量构造方法,由此得到的输入向量维数是基于TSVQ方法的输入向量的1/3;再对SOM网络的学习规则进行改进使之能正确训练输入向量,最后使用经过SOM网络量化后的向量合成灰度纹理并反向映射到彩色纹理完成纹理合成。实验表明算法合成纹理质量较好,合成速度较TSVQ加速算法有较大提高。     

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。     

基于视域剔除和图像缓存技术的复杂场景快速绘制方法

结合基于场景图构建的虚拟场景和仿真应用的特点,提出了一种基于视域剔除和图像缓存技术的复杂场景快速绘制方法。此方法能够有效地解决图像缓存算法中,由于未考虑视域不可见剔除,而造成的绘制元素复杂度计算偏差引起图像缓存误判断,从而降低绘制效率的问题。另外,通过对图像缓存有效性的判断,可以简化视域不可见剔除的判断,提高绘制效率。     

基于力反馈的虚拟示教式机械手臂装配路径规划方法

根据力反馈设备PHANToM(R)和6自由度机械手臂结构的相似性,构建了一个基于PHANToM关节驱动的6自由度虚拟机械手臂模型,为了使该虚拟机械手臂模型具有力反馈的功能,提出了一种基于机器人运动学分析的空间匹配方法.基于该虚拟机械手臂模型,提出了基于力反馈引导的虚拟示教式机械手臂装配路径规划方法,该方法通过人工势场法计算反馈力,操作者可以通过操作力反馈设备PHANToM来控制虚拟机械手臂的运动,在反馈力的引导下结合操作者的经验和决策能力以虚拟示教的方式完成装配路径的粗略规划,使用基于距离准则的单端搜索法和人机交互方式对粗略路径和装配零件的姿态进行优化,最后通过动画的形式模拟机械手臂的装配过程,以供用户对该路径进行评价.     

实时力觉交互中的虚拟力计算及渲染方法

虚拟力计算和渲染是虚拟现实力觉显示系统的核心技术。针对人与虚拟环境通过工具进行接触交互的任务,讨论了提高力觉显示逼真度的方法。静态物体采用三角片模型,运动的虚拟工具采用质点模型。用均匀划分包围盒方法和基于三角片元素拓扑关系及最短距离迭代的方法,分别解决虚拟力计算的碰撞检测和碰撞响应问题。针对物体几何特征逼真度显示给出了渲染判据,实现了逼真度和稳定性的矛盾折衷。基于力觉交互设备Phantom,开发了力觉仿真系统平台,通过感知具有典型几何特征的物体形状,验证了虚拟力计算和渲染方法的有效性。     

基于ANN预报模型的快速学习算法

提出了一种基于预报模型的变目标函数的前向神经网络快速学习算法。首先推导出一种综合目标函数从而实现极值点附近收敛速度的提高,然后导出变目标函数的局部化递扒最小二乘算法,该方法与现有同类的算法相比,可以提高收敛速度和预报精度,适用于需快速学习的系统辨识和其他应用。系统辨识的仿真实例表明了算法的优良性能。     

一种加速复杂场景绘制的可见性判断算法

论文研究了基于微机平台的复杂场景实时生成的关键技术,采用面向对象技术构造了虚拟场景的树型层次组织,提出了基于三维地形的场景空间层次包围盒构造方法,基于空间层次包围盒进行快速可见性预判断和LOD层次计算,实现了一个基于微机平台的复杂场景实时生成系统,并应用于虚拟战场的实时仿真。     

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。     

一种全景图象拼合算法

提出了一种新的自动全景图象拼合的鲁棒性算法。一是，基于多分辨率样条提出了一种新的图象拼接算法，它采用多分辨率样条来确定拼接区域宽度T和加权函数，使图象在不同分辨率下分别拼合，这样使拼合成的图象既清晰又光滑无缝；二是，在Levenberg-Marquardt非线性最小迭代算法的基础上提出了一种新的非线性最小迭代算法。算法在大多数情况下能自动完成，适宜于任何大小的图象并又不需要知道任何相机参数；对相邻帧之间相机运动没有严格的限制。     

基于Vega的视景驱动软件的分析与设计

针对在Windows NT平台上开发基于Vega的视景驱动软件中所遇到的问题，该文从面向对象的软件分析与设计、可复用面向对象的软件技术－－设计模式以及Windows的核心机制等诸多方面进行了逐步的分析与设计，并最终给出了一种妥善的通用解决方案。     

体绘制中的快速插值方法

插值运算是体绘制中的基本运算,其操作量很大。为此,本文提出一种的新的插值方法,减少每次插值运算的计算量,并根据样点位置及其附近的资料情况减少插值运算的次数。由此可以加快体绘制的成象,而对图像质量没有影响。与已有的快速插值方法相比,新方法更有效。