基于云渲染的三维BIM模型可视化技术研究

利用BIM(Building Information Modeling)技术进行工程建设的精细化管理需要实现三维BIM模型的在线展示及交互操作.传统的三维图形可视化技术虽然能够实现模型展示,但存在模型文件格式兼容性差,对终端设备硬件要求高,缺少必要的交互功能等问题.针对这些问题进行系统分析,提出了一套基于云渲染技术的三维BIM模型可视化解决方案.其中包括源模型文件轻量化转换技术,基于HOOPS的图形引擎开发技术,以及基于云渲染的大体量模型浏览器展示和交互技术.通过系统研发实现了主流建模软件Revit、Catia、Microstation、Tekla模型源文件的轻量化转换,以及基于云渲染的图形引擎系统,并在北京至张家口铁路工程建设项目中进行了验证.     

基于虚拟机的网格计算模型

基于对网络计算中安全因素及实现环节的考虑,提出一种基于虚拟机和中间件的网格计算模型。该虚拟机是传统操作系统进程(虚拟机监视程序)和文件(虚拟机状态)的合并,对该模型做出了定性的讨论,并且从性能的角度作出了相应的可行性分析。最后,还叙述了该方法和虚拟机上网格计算架构所带来的中间件的竞争。     

基于GSPN模型的动漫渲染系统可扩展性分析

基于广义随机Petri网(GSPN)模型方法,针对局部集中式架构下的动漫渲染系统,通过分析不同用户数提交渲染请求时系统的平均时延来研究系统的可扩展性.首先分别建立了单用户、双用户和三用户提交渲染请求时的GSPN模型,然后选取平均时延作为渲染系统的性能评价指标,采用SPNP 6.0对上述3种情形进行了实验分析.实验结果表明,随着用户数的增加、渲染系统的平均时延呈折线上升趋势.     

基于菌群优化Spiking神经网络的渲染时间估计

为了提高三维模型渲染时间估计的准确度，采用Spiking神经网络算法进行渲染时间预估。目前，基于Spiking理念的神经网络模型有多种，选择了其中的卷积Spiking神经网络(Convolutional Spike neural network, CSNN)来实现渲染时间计算。首先，建立了基于CSNN的渲染时间预估模型。通过点火时间序列完成编码，从而触发脉冲响应实现数据传递。其次，利用CSNN的权重、卷积核尺寸、偏置等参数来构建菌群优化(Bacterial foraging optimization, BFO)算法，并以渲染时间预估值和实际值的差值作为适应度函数。通过驱化、繁衍和迁徙操作不断更新菌群个体的适应度值来获得最优个体。最后，以最优参数进行CSNN的渲染时间预估。试验结果表明，通过合理设置BFO算法的引力系数、斥力系数和迁徙概率阈值等参数，BFO+CSNN算法能够获得较高的渲染时间预估准确率。相比于其他渲染时间预估算法，BFO+CSNN算法具备更高的渲染时间预估准鲁棒性。     

基于WCCS架构的渲染农场的实现

在分析WCCS操作系统特点的基础上提出了基于WCCS架构部署渲染集群的新方法,并利用WCCS强大的集群和作业管理功能实现了分布式渲染农场计算系统。分别从硬件结构和软件框架两个方面详细讨论了渲染农场的具体构建方法,并给出了利用WCCS技术进行动漫渲染的对比结果。实验结果表明,应用该方法构建的渲染农场具有强大的功能并且易实现,易操作。     

基于WebGL与IFC的建筑信息模型可视化分析方法

针对现有BIM模型矢量数据在Web渲染效果方面存在的信息缺失问题,提出了一种结合WebGL和IFC标准的BIM模型可视化分析方法.利用WebGL技术扩展了BIM模型的3D可视化显示途径,通过IFC标准使BIM模型的几何信息与OBJ文件信息实现交互,进一步设计了IFC-OBJ数据接口,使BIM模型获得.html与.js格式支撑下的可视化表达模式.结果表明,利用WebGL和BIM模型显示技术可以分析着色器语言的构成和使用方法,确保模型信息完整;利用JavaScript编写的OBJ-JS交互程序可以调用WebGL着色器,实现3D网页渲染效果.利用该方法实现的BIM模型在形式定义和几何属性上与OBJ模型可以完整匹配,模型渲染效果真实,从而验证了整个分析方法的有效性和可行性.     

虚拟现实技术在游戏设计中的应用及研究

为了提高网络动漫游戏设计的逼真性,提出基于虚拟现实技术网络动漫游戏设计方法。在计算机视觉下进行游戏设计过程中的三维视点跟踪识别,提取三维动漫游戏视景仿真图像的角点信息,结合点跟踪渲染方法,建立三维动漫游戏视景图像的多维视点跟踪重构模型,通过局部信息融合和特征检测方法,进行动态补偿和图像转换控制,运用三维动画重建的方法,实现三维动漫游戏视景仿真和虚拟现实重建。仿真结果表明,该方法进行三维动漫游戏视景重构和游戏设计的渲染能力较强,具有较高的输出信噪比,提高了三维动漫游戏设计的逼真性和人机交互性,具有较高的实际应用价值。     

使用Light Field Rendering实现森林的实时渲染及光照算法

森林的实时渲染及光照是视景系统中的一个难题.基于图像的渲染方法(IBR)由于渲染速度与模型复杂度无关,被广泛应用于场景重建.基于光流场(Light Field Rendering)的IBR技术,提出一种迭代投射算法来进行外形重建,实现了具有实时光影特征的森林效果.实验表明该算法结合了传统迭代、投射算法各自的优点,在质量和效率方面取得了平衡.     

活性细胞膜计算的可执行性描述与实现

基于重写逻辑理论,利用Maude语言对活性细胞膜计算模型进行可执行性描述,实现了借助于计算机自动验证计算模型的正确性、完整性,以及辅助研究模型的性质等功能.通过采用Maude语言对活性细胞膜计算中6条基本规则的定义,给出了模型通用的描述方法.利用该方法描述与验证了可满足性问题在活性细胞膜计算中的模型.通过对计算结果的分析,说明了方法的可行性与正确性.     

倾斜摄影技术与BIM技术结合的公路施工进度自动监测方法

为有效监测公路项目的施工进度,提出一种倾斜摄影技术与建筑信息模型(BIM)技术相结合监测公路项目施工进度的方法。首先基于倾斜摄影技术快速采集施工现场的信息数据,构建三维实景模型,并结合施工进度计划表进行施工模拟,构建项目计划进度BIM模型;然后基于平台开发施工进度分析插件,通过布尔算法实现三维实景模型与BIM模型的匹配切分和计算,得到施工进度报表;对比报表信息与项目计划进度BIM模型,直观了解施工进度偏差;最后计算边坡土方量,对计算结果进行精度分析,为控制边坡开挖进度提供重要依据。以广西平南高速公路项目为应用实例进行验证,结果表明：利用本方法可对公路施工进度进行定期监测,为施工进度监测提供新的方法;施工进度分析插件总体匹配精度为97.27%;通过对非地面点进行修正,在一定程度上提高了土方计算精度,得到的土方计算结果与施工记录结果差值比为2.05%。