基于粒子系统和GPU加速的喷泉实时仿真

使用粒子系统实现的喷泉效果能够有效的增强三维场景的真实感,但传统的粒子系统在实时仿真中,粒子总数最多只能达到一万个左右,限制了喷泉规模和模拟效果.针对上述问题,提出了基于GPU加速的粒子系统喷泉模型,该方法将所有计算全部放在GPU中进行并行加速处理,提高了算法的运算速度,能够对100万数量级的喷泉粒子进行实时绘制,同时还模拟了水滴运动的视觉图像残留效应,有效地提高了喷泉的真实感.     

全任务航海仿真系统的评价方法及关键技术研究

全任务航海仿真系统是一种典型的人在回路中的仿真系统,也是当今虚拟现实研究的重要应用领域.评价全任务航海仿真系统性能的优劣,主要用三个真实感:行为真实感、环境真实感和物理真实感来衡量.行为真实感由所采用的船舶运动数学模型所确定,环境真实感主要由视景系统所确定,物理真实感主要由所采用的仿真驾驶台及仪器设备所确定.详细介绍全任务航海仿真系统所涉及的关键技术;体系结构及和三个真实感衡量标准所对应的船舶运动数学模型、视景系统和仿真设备.     

支持力反馈的鼻腔镜虚拟手术仿真系统

介绍了一个用于外科医生手术操作训练用的鼻腔镜手术仿真系统。该系统基于SensAble公司的PHANTOM为反馈设备,利用虚拟现实技术来表现鼻腔镜手术过程中对鼻腔解剖结构的漫游以及对有关鼻腔组织的手术操作反应。该系统提供的实时高分辨率的视觉和力觉反馈具有很强的真实感,为虚拟现实技术在手术仿真训练中的实用化探索了一条有益的路子。     

虚拟战场环境中群体组织结构本体建模方法研究

军事仿真建模技术随着战场规模的扩大和仿真真实感要求的提高变得越来越困难.针对虚拟战场环境群体组织结构,提出一种本体建模方法.将本体的思想引入军事仿真建模,结合军事领域中群体组织的概念体系,采用本体描述语言OWL DL,对虚拟战场环境群体组织结构进行建模.实践表明,该方法有利于模型资源重用,提高了建模效率,保证了模型描述的一致性.     

变电站仿真培训系统虚拟环境的研究与实现

虚拟现实技术可以提高变电站仿真培训系统的真实感。研究了变电站仿真培训系统虚拟环境的体系结构,给出了一种基于空间约束和电气特性的虚拟场景组织方法;提出了一种面向实体特性的LOD模型调度方法和基于图象的Impostor模型调度方法;研究了高压放电现象的统计模型,采用粒子系统实现了放电特效仿真。设计实现的变电站虚拟环境成功应用于变电站仿真培训系统。     

基于图像的视景景深能见度数字仿真

图形仿真所采用的分辨单元简单几何关系模拟法,得到的视景图象往往没有景深和能见度等视觉效果,缺乏真实感。在视景图象仿真研究中,真实感是关键因素,也是研究视景真实视觉效果模拟技术的难题。本文试图从图象仿真与图形仿真的区别入手,探索解决这一难题的途径。通过对不同距离景物的成象影响因素分析,发现能见度差异是以往线性投影关系模拟法不能解决的障碍,研究大气光学传递特性及传递函数表征方法,利用计算机数字技术模拟反映能见度差异本质的空间频率域滤波变换,建立了能见度模拟模型和方法,探索实现了视景真实视觉效果图象的数字仿真。     

排爆机器人训练仿真系统中的碰撞检测技术

精确的碰撞检测对提高虚拟现实系统的沉浸性、真实感至关重要。但是Vega只对碰撞检测提供了有限的支持,为提高碰撞检测的实时性和精确度,提出了分块设置掩码、动态加载相交矢量、在运动物体易发生碰撞的部位放置相交矢量以及物体高速运动时引进距离因子等方法。有效的解决了排爆机器人训练仿真系统中遇到的各种碰撞检测问题。     

航海模拟器中海洋环境时空动态变化的仿真

海洋结构物始终受到环境干扰,对海洋环境的仿真会显著影响航海模拟器的真实感。基于数值波浪模型生成海洋环境场,并利用SQLite开发实海域数据库。通过数据库中获取实际的风,海流和海浪信息来与真实海洋保持一致。对环境扰动进行建模,并且将时空变化特征和耦合效应都融入仿真。通过提出的仿真方法再现了真实的航行情况,并利用船载传感器的测量数据进行验证。仿真结果与实测数据吻合良好,说明本方法可以进一步提高海洋模拟器的物理真实感。     

真实感织物纹理生成算法及实现

提出一种真实感织物过程化纹理的实时交互生成算法。首先对织物式样的位图文件进行解析,然后将交互生成的丝线过程化纹理加入到位图文件中。相对于传统的纹理映射,本方法使得织物更有真实感,能在复杂的仿真场景渲染中达到较好的实时效果,并且以插件的形式方便的嵌入到三维图形软件中,该方法可以广泛地应用到游戏、动画和虚拟演播室等领域中。     

基于水动力模型的船舶航态的模拟仿真

根据船舶运动动态平衡原理,采用源汇法建立了在不同浪向下船舶横向运动的不动力模型,根据给定的船舶参数,用STF切片法计算了船体的水动力系数和波浪扰动力（矩）,并存入数据库。提出了采用四阶龙格－库塔法求解船舶运动水动力模型的线性微分方程组,以获得船舶随时间变化的各自由度运动幅值。提出并采用了与以往不同的三维模拟仿真方法－虚拟现实技术,创建了天空和海面波浪等三维虚拟场景,实现了具有真实感的、随时间变化的三维船舶航态（横摇、摇艏、横荡）在该场景中的实时动态仿真,取得了良好的效果。     

真实海洋环境视景仿真技术研究

真实海洋环境的视景仿真技术一直是虚拟现实仿真技术的重要研究方向之一。针对此课题,系统研究了三维海洋环境的组成和环境建模技术,从二维电子海图中直接获取海洋地理环境数据,作为虚拟海洋环境视景仿真的数据基础,采用基于Delaunay算法的三维数字地图地形建模方法,将三维地形数据转化为可以直接进行三维建模的ded文件。实验演示了海洋地理信息三维模型库的构建方案、模型示例及三维虚拟海洋环境的实现,取得了逼真的仿真效果。     

高动态飞行器姿态解算及三维视景仿真研究

建立了高动态飞行器姿态解算的数学模型,探讨了利用等效旋转矢量法解算姿态角的方法,并与四元数法进行了比较。建立了飞行器、地形、地物的三维模型,利用计算出来的数据进行飞行器的实时三维视景仿真模拟。三维视景仿真对直接观察、验证高动态飞行器的运动变化规律提供了极大的便利。     

高炮DIS系统中视景技术研究

分析了图形软件支撑环境及各类模型三维建模的建模方法,建立了三维主仿真演示系统结构模型,并以高炮防空仿真为例对其视景演示系统进行讨论。     

空间立体仿真视景的技术研究及实现

军机飞行仿真系统的视景系统即需要有纵深感、立体感,又要有大视场,针对这一要求,在“苏二七飞机飞行仿真系统”中,提出并采用了空间立体视景系统,本文论述了该系统的设计思想、实施方案及关键问题的解决方法。     

可漫游的虚拟场景建模与实现

虚拟现实是现代仿真技术的一个重要发展方向,在城市规划、环境保护、战场模拟、作战训练中可以很好地辅助决策。构造可漫游的虚拟场景是虚拟现实中最基本的、必不可少的一个环节。论文在简单介绍了构造虚拟场景的一般性步骤后,重点讨论了地形、天空体、地物地貌、自然现象等关键技术及漫游控制与漫游辅助工具的实现等。实践证明,所实现的虚拟场景在实时性与真实感方面均取得了不错的效果。     

离散事件系统VIS的展现方法、交互方式及概念框架

本文分析讨论了离散事件系统可视交互式仿真建模方法学中的三个关键问题：系统状态的图形动画展现方法，仿真过程的人机交互方式和系统模型结构的概念框架．最后用实例讨论了如何在计算机上实现概念框架的问题．     

视景仿真技术在油田井下作业中的应用研究

介绍了视景仿真技术的概念，阐述了在视景仿真技术中三维场景的显示、多边形网格模型、碰撞检测、粒子系统等关键技术。以油田井下作业视景仿真系统中的多流测试器建模以及井场搬家为例，介绍了在视景仿真系统中建模的过程以及三维引擎的设计开发。     

可视化动态仿真技术及其应用

提出了集可视化面向资源建模技术、数字仿真技术、网络计划分析与优化技术、三维动态演示技术于一体的施工全过程可视化动态仿真思想 ,将施工系统作为一个整体 ,综合考虑施工工期、施工强度、交通运输以及各工序之间、各工作面之间的相互联系和制约 ,进行施工全过程的计算机仿真计算和施工方案的优化分析 ,获得合理的施工工期、机械设备配套方案、施工道路系统行车密度等重要参数 ,施工三维面貌在仿真计算中也可实时演示出来 .它为选择合理的施工组织方式、制定最佳的机械设备配置方案、编制可行的施工进度计划以及直观掌握了解施工全过程提供了有力的分析方法 .研究成果在实际地下洞室群施工组织设计中获得了成功的应用.     

基于GIS的混凝土坝施工三维动态可视化仿真研究

为简化水电工程混凝土坝施工仿真的建模，同时实现施工过程中复杂动态时空逻辑关系的直观表达，提出了基于GIS的混凝土坝施工三维动态可视化仿真方法。通过计算分析不同方案下大坝施工的具体技术指标，可得到合理的大坝混凝土浇筑进度计划，并应用GIS技术在建立的混凝土坝施工系统数字模型基础上，用三维动态演示技术将复杂的大坝施工过程用运动着的画面形象逼真地描绘出来，从而为工程施工组织设计与管理提供了强有力的可视化分析手段。     

视景仿真系统光学视觉通道技术研究与实现

研究了在视景仿真系统中应用多视觉通道图形显示技术时应注意的关键问题,仿真结果表明,多视觉通道技术的合理运用,能增加飞行视景仿真的“沉浸”感。结合该类系统的需要,提出了“光学通道”的概念。根据摄像机成像原理,得到了焦距与视场角的关系,实现了光学通道的变焦功能。该方法计算量小,实现简单,能满足仿真实时性的要求,具有重大的工程意义。