基于X3D的仿真可视化支撑服务研究与实现

X3D集成XML,Java以及流媒体技术支持基于Web的三维可视化建模和渲染,是当前Web3D的标准.网格技术是一种新兴的Internet计算模式,通过构造动态的虚拟组织实现计算资源的共享与协作.本文将X3D技术与网格技术、J2EE技术相结合,构建基于Web的仿真可视化支撑环境体系结构和相应的可视化支撑服务,实现广域网内基于浏览器访问、共享和组装多种武器、地形、特效的三维模型,快速定制和构建三维可视化应用,构造虚拟仿真环境.对仿真可视化支撑环境体系结构及服务实现的关键技术进行了详细的介绍.     

城市三维地理信息网络服务研究

城市三维地理信息系统建设仍然面临着成本过高.共享不足、以及重复建设等问题,如何利用Web服务解决以上问题是研究的重点.通过对比分析基于Web服务的三维地理信息系统,基于W3DS服务草案,设计和实现城市三雏地理信息Web服务的应用框架,体系结构以及服务接口.     

基于Unity3D的油田抽油机三维可视化监控系统设计

针对抽油机监测形式单一、三维可视化程度低和联动性差的缺陷,引入信息―物理实时映射思想,开发了油田抽油机三维可视化监控系统。设计了抽油机数字空间,搭建虚实交互层设计架构;搭建三维可视化系统数据组成及关系框架;结合逆运动学,构建数学模型,基于五维模型和Unity 3D平台设计抽油机三维可视化系统总体架构;以游梁式抽油机为对象进行实验验证,实现了实时动态监测、虚实混合控制、运动轨迹追踪和在线预警等服务功能。为三维可视化监控在石油机械领域的落地应用和数字孪生系统的开发提供借鉴。     

基于Radon变换的三维模型检索算法

三维模型特征提取过程中如何减少三维模型信息丢失及提高检索效率是基于函数变换三维模型检索技术中有待解决的关键问题.利用球面上经纬线的交点对三维模型表面采样,在采样点处定义含有模型表面法向量和面积信息的三维模型表示函数,将模型函数进行Radon变换,使用Radon变换后的函数值进行特征匹配,提高了检索性能.     

水下等离子体电声转换效应仿真

对水下等离子体电声转换现象的微观粒子运动过程和宏观声场分布及演变过程进行了深入的动画建模仿真.其中微观粒子运动过程逼真地演示了水下等离子体的产生、放电通道的形成、放电过程中气泡生成、膨胀、收缩和破裂的各个典型过程,而声场分布及演变过程则利用声学软件对在反射体内及水中自由场中各个时刻声压的分布、强度和演变过程进行了细致地展示.整个仿真过程利用3DS MAX实现三维立体效果,做到了微观与宏观的结合,仿真结果和模型与实际系统物理参数真实对应,为研究水下等离子体电声转换的机理与特性提供了良好的仿真平台.     

航空发动机半物理仿真试车系统的设计研究

针对研发中航空发动机试车具有危险度高、操作难度大等问题,应用增强现实技术,设计了集试车操作培训、试车过程分析和典型性能故障模拟等功能于一体的半物理仿真试车系统。在分析发动机模型响应快速、计算准确和对人的操作高度仿真等特点的基础上,系统介绍了异地分布式仿真系统架构设计、发动机系统计算模型可视化和三维视景系统试车数据3D实时可视化等关键问题的研究和实现方法,为其他领域中数字化生产提供了理论和方法基础。     

河姆渡遗址博物馆虚拟展示系统的研究

中国拥有很多面向公众的文化博物馆,但人们却很少再次光顾这类博物馆,如何开发博物馆的资源具有重要的社会意义.随着互联网三维技术的发展,在博物馆领域中应用虚拟现实技术已经成为一个热门的话题,人们迫切希望从虚拟博物馆中获取更多的三维信息.通过对位于中国宁波市的河姆渡遗址博物馆的实际调研,提出一种利用虚拟现实技术开发河姆渡遗址博物馆资源的方法,采用3DS MAX绘制了河姆渡遗址博物馆的三维场景,并在微机上采用VRML语言实现了一个三维漫游系统,初步的结果表明,虚拟现实技术可望为文化展示提供一种新的手段.     

大数据量虚拟景观的三维模型优化与漫游

由于大面积虚拟景观的三维模型数据过于庞大,从选择建模工具、降低模型的冗余度和复杂度、降低模型文件大小三个方面对建模过程中三维模型的优化方法进行了研究.给出了虚拟景观漫游系统的体系结构,从三维模型数据转换、漫游路径和视角设计、漫游系统集成等方面阐述漫游系统的实现过程,给出了数据压缩和转换算法.最后在Visual C++软件平台上实现了大数据量的虚拟校园漫游系统,该系统具有很好实时交互性和可扩展性.     

GPU上的实时三维云仿真

云的建模和绘制-直是计算机图形领域研究的挑战之一.提出了一种全在GPU上的三维云模拟和渲染的框架,从面片生成、排序和渲染全在GPU内完成.云建模采用编制的云模型编辑器对云的形状和颜色等属性进行编辑,通过面片组合生成三维云几何模型.云的渲染方面,采用GPU上实现的bitonic排序方法对组成三维云的面片进行排序以实现正确的alpha混合;并将图形引擎特性-几何着色器引入到GPU上的三维云渲染中,实现三维云几何形体在GPU中的生成.开发了三维云生成和渲染模块,实现了可视化仿真应用中大规模和实时渲染的三维云仿真模块.     

复杂三维场景的语义环境模型研究

提出了一种基于几何模型的复杂三维场景语义环境模型生成方法.主要研究复杂三维场景几何模型可行面采样点的语义信息抽取方法,基于采样点生成场景高度图.根据三维场景中障碍物几何模型的位置关系,设计了“类括号匹配算法”,确定场景高度图中哪些是可行路径点.在此基础上,构造了复杂三维场景的语义路径图,实现了复杂虚拟场景中障碍物语义的抽取及运动语义的匹配.初始场景高度图、确定路径点后的场景高度图及场景语义路径图构成了复杂三维场景的语义环境模型,模型构建过程中充分考虑了虚拟角色的个性化特点(如身高、步长和运动行为偏好等).该模型增强了虚拟角色感知环境的能力,能够自动识别运动路径上的各种障碍物语义,实现了场景中虚拟角色运动匹配的自动化和运动行为的多样性.