面向飞行模拟的大气效果实时绘制技术

针对飞行模拟器视景仿真系统特点,提出了一种适用于大规模场景、基于物理的大气效果实时绘制方法。介绍了大气效果的基本概念、实时绘制的简化模型和GPU加速方法;修正了光照模型,使大气散射效果随高度而变化;使用开源视景仿真软件OSG,实现了大场景单散射大气效果的实时绘制。结果表明,基于物理的大气效果绘制,能增加飞行模拟视景仿真的真实感。     

基于Creator/Vega的空间目标视景仿真

模拟星空背景以及人造卫星动态飞行场景的真实感生成是计算机图形研究者面临的新课题,也是航天视景仿真中面临的重要任务.针对星空背景下人造卫星等空间目标的图像仿真问题,提出了一种基于Creator与Vega的动态场景生成方法.首先利用Creator绘制星体和人造卫星模型,然后根据亮星星表(BSC)利用Vega生成星空背景,并将人造卫星目标与星空背景合成,最终得到了可以任意时刻、任意角度及任意视场大小观察的空间目标动态场景.仿真结果表明,基于Creator/Vega的空间目标视景仿真取得了很好的效果,并为航天工程中小目标检测与跟踪的实时仿真提供了可行性的参考方法.     

台式飞行训练模拟器的视景仿真技术

为解决台式飞行训练模拟器的视景仿真问题,以真实地形仿真为基础,通过构造飞行仿真模型,利用二维图片视景展示、三屏同步和粒子爆炸效果等多重技术进行视景仿真.实践证明,该视景仿真技术能较好地再现飞行环境,与传统视景仿真方法相比,运行效率高、实时同步性好、模拟程度高,可满足飞行模拟训练的需要.     

基于Vega的飞行视景仿真系统设计

在飞行视景仿真的仪表建模中,专用仪表设计软件或Vega的仪表工具存在开发成本、显示效果及系统扩展性等不足。鉴于此,研究了基于Multigen Creator/Vega的复杂飞行仪表模型的建模方法,介绍了飞行视景仿真系统的模块化结构及开发该系统所用到的关键技术。在所给出的关键技术中,详细介绍了如何设计及驱动Creator软件建立的仪表实体模型以及开发基于Vega的视景驱动程序,并给出了相关的程序代码。阐述了在三维场景中,如何实现飞行模型的运动及仪表模型各模块的精确显示。该系统可以比较真实的模拟交互式的飞行过程,提供了一个通用的仿真平台。     

飞行仿真中三维云场景的渲染

云的建模和渲染是近年来计算机图形学领域的一个研究难点,在飞行视景仿真系统、计算机游戏、三维动画领域中有着广泛的应用.从建模方法、光照模型以及实时渲染3个方面对云景仿真进行研究.提出一种基于粒子系统的静态云建模方法,降低了建模的复杂度.采用云的多重散射光照模型加速了渲染速度,并且结合Impostor技术、Billboard技术实现云场景的实时漫游.仿真结果表明,生成的云层效果真实,具有良好的实时性,可在普通的PC机上流畅运行.     

改进的基于均值滤波的单幅图像去雾算法研究

雾天条件下采集的图像存在低对比度和低场景可见度问题,传统的去雾算法时间复杂度高、速度慢,无法应用于实时图像处理。为此,结合大气光特性提出一种改进的基于均值滤波的单幅图像复原方法。该方法以大气散射模型为基础,首先利用均值滤波得到准确的大气耗散函数;引入直方图修正机制下的自适应保护因子,更正明亮区域的大气散射函数;大气光采用效率更高的四叉树算法求解;最后由大气散射模型计算复原图像并进行图像的亮度调整,从而得到一幅清晰的无雾图像。仿真实验结果表明:该算法的场景适应能力强,复原图像色彩感丰富。与经典的去雾算法相比,该算法在保证去雾效果的同时,克服了导向滤波算法时间复杂度高、速度慢的缺陷。     

红外成像制导子弹弹道及视景仿真研究

分析了目前红外成像制导的视景仿真任务以及广泛采用的软件,决定使用卫星工具软件（STK）进行视景仿真。搭建红外成像制导子弹的数字仿真系统,进行六自由度全弹道仿真,再现红外成像制导子弹飞行的弹道特性。并且进行了红外成像制导子弹的视景仿真,再次验证了六自由度弹道仿真的结果。为了将红外成像制导子弹数字仿真结果直观的显示出来,有必要开发逼真的实时视景仿真软件,将飞行过程及飞行环境实时表现为可感受的虚拟场景和特效,以利于仿真人员直观快捷的对仿真结果进行分析、评判和决策。     

桥梁三维造型及其视景仿真

研究在计算机上实现桥梁三维造型和视景仿真的关键技术.以面向对象理论为基础,在VC 平台上结合OpenGL图形库开发仿真应用系统.根据桥梁结构的特点,确定以扫描法和参数化特征造型为桥梁模型的主要造型方法,半边数据结构为模型的数据结构.提出设计成果共享的3个层次,基于数据库的设计是共享的最高层次,建立标准构件数据库和常用数据构件库.研究结果表明:仿真系统能实现对场景真实感图形的绘制和实时漫游,为场景增加了材质、光照及纹理等效果;实现了漫游的平移和采用四元组表达的旋转控制.     

导弹飞行过程的虚拟现实

基于Vrmlpad软件平台,应用VRML开发导弹飞行过程仿真,通过交互界面的设计、三维对象的建模、模型的数据驱动以及视点的变化,建立了导弹的三维模型,制作了地形、天空等三维仿真场景,该系统能够实现导弹飞行的可视化仿真,可通过视景仿真终端从任意角度和距离观察导弹的飞行过程。     

面向对象的航海模拟器细节层次视景建模

视景建模是航海模拟器视景仿真研究的一个重点，复杂的三维航海场景建模和三维数据的管理是航海模拟器视景仿真中必须解决的问题，它是航海模拟器视景仿真成功与否的关键所在，为引提出了一种面向对象的航海模拟器三维视景模型的细节层次数据结构，讨论了基于这种数据结构的实时视景仿真系统的实现。     

一种针对飞行模拟的动态地形绘制误差判断方法

针对飞行模拟的特点, 提出一种基于受限四叉树的大规模地形绘制误差判断方法. 该方法利用误差饱和概念, 采用符合并行计算要求的误差判断准则进行层次细节的选取, 使误差判断与三角化过程完全由图形处理器(GPU)执行, 提高了图形硬件的绘制效率, 节省了中央处理器(CPU)运行时间, 可用于高速飞行模拟中的大规模地形实时绘制.     

地形模型实时多分辨率显示算法的研究

目的对于具有海量数据特征的地形实现既要保持视觉效果,又要提供较高的显示速率,以生成高度真实感和超快显示速度并存的三维地形。方法基于四叉树的鄂尔多斯盆地地形三维实时细节层次模型(LOD)表示的方法,从建模的角度来解决海量数据地形的实时显示问题。结果能够在不显著降低地形场景绘制质量的情况下达到理想的浏览效果,能实现地形的快速3D浏览。结论本方法对建立地形的多分辨率模型是一个非常有效的方法。     

基于VRML的大规模虚拟场景的实时载入方法

针对网络环境下大规模虚拟场景的实时生成中所面临的速度问题,通过对VRML（Virtual Reality Modeling Language）工作原理和优化技术的分析,提出一种基于网格化管理的大规模虚拟场景的实时载入方法,实现了虚拟校园场景的生成系统。通过有选择地下载和渲染小部分场景,可提高生成速度,便于大规模场景的实时浏览。     

与视点相关的多分辨率地表模型简化算法

为了提高交互式显示复杂三维模型的效率,针对规则地表模型提出一种多分辨率简化算法,充分利用帧间相关性加速动态简化过程。算法采用自适应四叉树结构判定地表模型可见性区域,减少绘制过程中处理的数据量。同时根据帧间变化的规律性,按照相邻帧间显示状态发生改变的顶点集合来局部修改需要绘制的三角形链表,并对其进行可见性裁剪,从而快速得到当前帧的简化网格模型。实验结果表明,该算法有效减少了简化计算量,对中等规模地形绘制速度可达到15帧/s,基本能满足交互式漫游的实时性要求。     

超大地形分块建模算法的研究

研究了虚拟现实领域中超大规模地形快速、实时渲染的问题,提出一种新的地形建模方法.该方法将现实中所要表现的整块超大规模的地形分割成若干块小的地形分片,由这些小地形分片按照一定规则进行拼接,从而还原出原有的超大地形.在实际进行虚拟漫游时,只需要根据用户摄像机所在的具体位置,动态地载入进入用户视野范围的小地形分片的数据,同时...     

基于连续细节层次的地表模型实时绘制算法

研究地表模型的实时绘制,提高绘制速度及可信度。采用点到平均平面的误差度量和基于渐进网格的动态简化方法,使简化可随视点参数而动态变化。     

基于矢量量化压缩的大规模体数据直接绘制

针对大规模体数据通常不适合于硬件三维纹理加速绘制的问题,使用基于区域分裂的LBG算法对大规模体数据进行矢量量化压缩,使得其压缩编码适合硬件纹理空间大小.并在图形硬件的可编程渲染器中对压缩后的三维纹理体数据进行实时地矢量解码和绘制,在解码过程中通过设定掩码纹理给出了大规模体数据的局部感兴趣区域的体绘制.实验结果表明,在不同压缩比和信噪比下,大规模体数据绘制的图像仍然具有较高的质量且维持高帧速率,绘制性能满足实时交互.     

基于四叉树结构的大规模地形生成算法

为了获得更好的三维可视化效果,在对大规模地形模型的实时生成和简化进行了研究和分析的基础上,提出了一种基于四叉树结构的大规模地形生成算法,实现了基于四叉树结构的地形模型的连续多分辨率渲染;该算法包括一种新的保持地形特征的地形简化方法和一种简单高效的裂缝消除方法.实验结果表明,该算法能够实现大规模地形的实时可视化.     

三维地形的实时绘制与漫游

三维地形的实时绘制与漫游有着广阔的应用前景，它能够交互式地从各个不同的角度更形象更直观地展示三维地形，具有很大的实用价值。这里介绍了三维地形的实时绘制与漫游在PC机上的研究与实现，本系统采用了基于层面叠加的场景绘制技术，实现了立体视觉，同时还提供了方便的交互工具，使整个系统的实时性和画面的真实感程度都达到了较高的水平。     

基于粒子系统实现船舶航迹仿真的加速方法

为解决大规模粒子系统的实时性问题,提出一种基于LOD技术和硬件加速技术的混合加速技术.根据视点与景物间的距离建立粒子系统的LOD模型,并将该模型融入基于GPU的渲染流程中.整个实现流程采用FBO技术,通过两遍渲染方式完成粒子系统的绘制.虚拟海洋场景的船舶航迹实时试验表明,该方法可显著提高粒子系统的运算效率和绘制速度,与未采用任何加速策略而单纯基于CPU的绘制方法相比,其绘制效率提高近12倍.