高临场感和自然交互性的分子可视化教学系统

介绍一个面向分子可视化教学的虚拟现实系统。系统基于多投影无缝拼接技术提供了具有高度临场感的虚拟环境，使学生沉浸在虚拟的分子、原子模型结构中学习生化分子的有关知识。学习者不仅可以带上立体眼镜，观察到高度真实的三维立体分子结构，而且可使用6自由度触觉，力觉反馈设备对分子模型进行自然直观的交互操作，获得操作真实物体的效果。文章主要介绍系统硬件构成、多投影无缝拼接、触觉交互技术、分子可视化以及分布式绘制等方面的内容。     

协同渲染技术初探

随着虚拟现实技术的发展，对虚拟环境沉浸感的要求越来越高，各种高沉浸感的虚拟现实系统（如CAVE系统、投影阵列）相继出现，此时对单个场景的渲染已经不能满足这些系统的需要。为了同时对多个场景进行渲染，并满足相互之间的约束关系，引入了协同的思想，提出了协同渲染这一新的概念．对协同渲染的概念和特征进行了初步定义和探索，对渲染任务的划分和分配、协同渲染中的约束关系进行了研究，最后以构建的协同渲染平台在MOVE系统中的应用为例，验证了协同渲染思想的合理性和正确性。     

一种多通道曲面投影系统的几何校正方法

几何失真校正技术是虚拟现实投影系统中的关键技术之一,文章针对曲面多通道大屏幕投影显示系统,提出了一种在极坐标系中基于纹理贴图的几何校正方法。该方法采用角等分原则将二维纹理网格化后在三维坐标系中进行贴图从而实现几何校正,可以适用于投影面为柱面、球面、极坐标参数曲面以及投影机非正投影等情况。试验结果表明该方法能够快速的完成几何畸变校正和通道间的拼接融合,具有良好的实际应用价值。     

基于投影仪-相机系统的多投影颜色校正技术

为了消除多投影大屏幕显示系统的颜色差异对虚拟现实系统仿真环境沉浸感和真实感的影响,提出了一种基于投影仪-相机系统的颜色校正优化方法,综合考虑校正系统中相机和投影仪的非线性影响.针对以往算法中忽略相机影响的问题,提出基于Pedro图像分割的高动态范围图像合成优化算法,引入新的权重函数,建立相机输入输出像素映射关系;结合相机的非线性响应关系,利用YUV与RGB色彩空间的转换模型结合函数逼近的方法对投影仪亮度和色度同时校正,生成投影仪颜色查找表,并利用着色语言实现颜色校正的GPU渲染.最后以三通道环形多投影屏幕为实验平台验证本算法的有效性.     

多投影面显示系统亮度均衡的实现

由多个投影面形成的大屏幕显示系统存在诸如不同的投影机之间的亮度响应不一致、拼接重叠区的高亮带以及同一个投影面内的亮度差异等亮度不平衡的问题。针对这些问题,分别采用了直接逼近、二次曲线衰减及μ比例修正算法和相应的实现方法,对这类显示系统的投影面间的亮度匹配、边缘融合以及投影面内的亮度均衡进行实现,并提出亮度偏差对均衡效果进行衡量。     

基于分布式绘制的大幅面立体像对快速浏览技术

针对当前影像数据存储格式不能适应海量影像数据快速访问的情况,研究设计了大幅面立体像对的逻辑四叉树存储格式,并通过立体像对的逻辑四叉树剖分算法把普通格式的立体像对格式快速转换成逻辑四叉树存储格式。由于单机显示无法满足大幅面立体像对的高分辨率、高沉浸感的显示,因此系统研究了大幅面立体像对快速浏览的分布式结构,包括硬件选择、分布式策略和通信方式等方面。由于当前分布式网络不足以支持大规模数据的实时传输,根据帧相关性原理,研究提出了大幅面立体像对的分布式缓冲机制。最后通过实验证明该方法能够实现大幅面立体像对的实时浏览。     

船舶航向-主机综合智能控制的虚拟仿真

提出并实现一种基于虚拟现实技术的船舶航向与主动力装置综合智能控制的可视化交互式仿真系统。论文建立了状态空间型船舶平面运动数学模型,给出该仿真系统的结构,讨论了系统的主要功能。本仿真系统支持红外跟踪立体眼镜,立体头盔等虚拟现实视觉设备并具有立体机舱声音效果。论文给出部分具有沉浸感的三维船舶运动和主机控制的虚拟现实仿真场景。     

分布式虚拟海战视景生成

一个虚拟环境是否逼真 ,是否能使用户产生沉浸感 ,视觉效果是关键因素之一。在分布式虚拟环境网络平台DVENET上开发的虚拟海战视景生成系统 ,实现了作战实体、不同波级的海浪、舰船行进中的浪花和一些特殊效果的生成。生成的视景既有较好的真实感 ,又具有良好的实时性 ,满足了用户的需要     

多Agent虚拟环境中的行为建模及其动画表现

多Agent虚拟环境是由多个Agent复杂多样的行为交互作用组成的分布式虚拟环境,它要求能够产生具有高度的沉浸感、可交互的环境,特别是环境中Agent所表现出来的行为必须具有足够的真实感,这一要求充分体现在针对分布交互仿真领域的计算机生成兵力(CGF)的研究中。本文基于此,提出了一个多agent行为建模方法,它支持可重用、可扩展,同时行为动画易于实现。     

多投影系统D-vision中双手6自由度力觉交互

D-vision系统(这里“D”有“DivideScreen”和“Duplex-Vision”双重含义)是一类基于PC机群的多投影虚拟现实系统(或简称多投影系统)。给出D-vision系统中双手6自由度力觉交互的实现过程:在客户端协同控制两个力觉交互设备Spidar-G(SpaceInterfaceforArtificialRealitywithGrip)实现双手协作交互,其次构造一个基于UDP的Socket类完成客户端和绘制服务器节点之间的通讯,传递跟踪球的位置、方向等信息;然后,通过分布绘制实现在大屏幕上无缝显示。最后实验结果表明:在D-vision系统中双手6自由度力觉交互是一种自然直观的人机交互方式。     

Super-resolution processing of passive millimeter-wave images based on adaptive projected Landweber algorithm

Passive millimeter wave(PMMW)images inherently have the problem of poor resolution owing to limited aperture dimension.Thus,efficient post-processing is necessary to achieve resolution improvement.An adaptive projected Laadweber(APL)super-resolution algorithm using a spectral correction procedure,which attempts to combine the strong points of all of the projected Landweber(PL)iteration and the adaptive relaxation parameter adjustment and the spectral correction method,is proposed.In the algorithm,the PL iterations are implemented as the main image restoration scheme and a spectral correction method is included in which the calculated spectrum within the passband is replaced by the known low frequency component.Then,the algorithm updates the relaxation parameter adaptively at each iteration.A qualitative evaluation of this algorithm is performed with simulated data as well as actual radiometer image captured by 91.5 GHz mechanically scanned radiometer.From experiments,it is found that the super-resolution algorithm obtains better results and enhances the resolution and has lower mean square error(MSE).These constraints and adaptive character and spectral correction procedures speed up the convergence of the Landweber algorithm and reduce the ringing effects that are caused by regularizing the image restoration problem.     

Super-resolution processing of passive millimeter-wave images based on adaptive projected Landweber algorithm

Passive millimeter wave （PMMW） images inherently have the problem of poor resolution owing to limited aperture dimension. Thus, efficient post-processing is necessary to achieve resolution improvement. An adaptive projected Landweber （APL） super-resolution algorithm using a spectral correction procedure, which attempts to combine the strong points of all of the projected Landweber （PL） iteration and the adaptive relaxation parameter adjustment and the spectral correction method, is proposed. In the algorithm, the PL iterations are implemented as the main image restoration scheme and a spectral correction method is included in which the calculated spectrum within the passband is replaced by the known low frequency component. Then, the algorithm updates the relaxation parameter adaptively at each iteration. A qualitative evaluation of this algorithm is performed with simulated data as well as actual radiometer image captured by 91.5 GHz mechanically scanned radiometer. From experiments, it is found that the super-resolution algorithm obtains better results and enhances the resolution and has lower mean square error （MSE）. These constraints and adaptive character and spectral correction procedures speed up the convergence of the Landweber algorithm and reduce the ringing effects that are caused by regularizing the image restoration problem.     

一种新的基于小波变换的图像融合方法

提出了一种新的基于小波变换的多光谱与高分辨率图像融合方法。该方法通过强度因子有效地将高分辨率图像经小波分解的低频分量信息融合到多光谱图像经小波分解的低频分量中去 ,使得经过小波反变换的融合图像较大程度地保留了多光谱图像的光谱信息和高分辨率图像的空间分辨率。给出了该方法的融合结果 ,并与小波变换法 (WT方法 )进行了比较 ,证明了该图像融合方法的正确性和有效性     

基于非采样contourlet变换的多光谱和全色图像自适应融合算法

光谱保持和高分辨率保留是影像融合的两个重要问题。提出了一种自适应的基于非采样contourlet变换的多光谱和全色图像的融合方法。该方法在对多光谱影像进行IHS变换的基础上,对多光谱的I分量和高分辨率的全色影像分别进行非采样轮廓波变换(NSCT),然后对分解得到的近似分量以及各层金字塔各方向的细节分量利用本文提出的自适应基于局部特征的融合准则进行影像融合,通过非采样contourlet逆变换得到新的I分量,最后与H,S分量一起还原到RGB空间,得到融合后的高分辨率多光谱彩色图像。采用一组多光谱图像和全色图像数据进行融合实验,利用均值、标准差、熵、光谱扭曲度和相关系数5个重要评价指标对融合效果进行数理分析。实验融合图像的目视效果和统计指标均优于传统的IHS融和方法、小波融合方法以及contourlet变换方法。     

大型构件射线图像拼接技术

在大型构件内部状态检测数字减影过程中,图像拼接是重要的一步。本文提出的方法能够准确地确定重叠区域,并能够对两幅图像进行无缝拼接。该方法已用在射线图像的拼接,并取得了满意的效果。     

基于局部统计特性和IHS变换的遥感影像融合

针对传统的高通滤波方法,提出了利用遥感影像的统计特性和IHS变换进行融合的方法。该方法通过对两幅遥感影像直方图匹配,进行影像融合。采用偏差指数、平均梯度和不同关系数三个指标对融合结果进行了定量评价。实验结果表明,与传统的高通滤波法相比,该方法在提高了多光谱影像空间分辨率的同时,更好地保留了多光谱影像的光谱信息     

三天线机载SAR动目标轨迹检测

在军事应用场合中,SAR除了能获得高分辨率图像外,还具有对地面运动目标进行探测、跟踪和定位的能力。结合试验用SAR/MTI雷达的具体情况,对采集的数据运用通道校正和均衡处理等技术,并在图像域进行杂波抑制干涉处理来提高系统的杂波对消能力。通过计算机仿真和三孔径SAR/MTI实测数据的处理,证明该处理方法能有效地从地杂波中检测出地面慢速运动目标的运动轨迹。     

基于海量空间数据的实时地形视景仿真算法研究

随着数字地球和数字城市概念的提出，建立海量空间数据的实时地形视景仿真系统受到了越来越多的关注。建立了多分辨率空间数据的四叉树结构模型，提出了基于屏幕分割的LOD数据装载算法和基于相同地理空间大小的LOD数据分割方法，实现了任意方向和分辨率数据块之间的无缝拼接，融合了视相关和地表特征的地形简化方法，同时综合运用了可视区数据的各种预处理手段，提出了可视区数据小号更新算法．通过原型系统开冀。在微机平台上地形绘制速度可达每秒25帧.     

雷达目标散射中心模型反演及其在识别中的应用

提出了一种基于散射中心模型的距离像识别方法。首先采用稀疏空间网格上的宽带测量数据离线反演目标散射中心模型,再将从距离像中实时提取的一维散射中心特征与该散射中心模型的一维投影进行匹配完成在线识别。在散射中心模型反演中,提出了稳定散射中心的概念并基于此完成稀疏空间网格下的一维散射中心投影关联。在识别过程中,通过设计合适的匹配函数解决散射中心参数估计误差和模型误差造成的散射中心数目、幅度和位置不完全匹配问题。仿真实验表明,对于精度较高的模型,基于模型的识别方法与基于距离像模板的方法识别率相当,而在存储量和灵活性方面优势突出。