水稻植株虚拟生长可视化系统设计及其实现

将系统分析方法和数学建模技术应用于水稻植株的形态建成,通过对水稻形态数据的定量分析湘建了水稻地上器官形态几何模型,在此基础上设计了水稻植株虚拟生长可视化系统.整个系统由器官几何形态模型模块,生长模型模块,可视化控制模块、数据库和人机交互界面等组成.水稻植株三维形态是由各器官形态结构特征参数的几何模型来描述的.根据水稻器官几何形态参数,通过人机交互操作,采用vc++6.0和OpenGL标准图形库,在计算机上重构出水稻器官、主茎和植株群体的三维形态,具有较好的真实感.     

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。     

基于结构计算数据挖掘的可视化系统研究

为辅助工程设计人员理解结构分析计算得到的结果。根据工程应用的现状，提出有限元反演法并开发了一个基于结构计算数据挖掘的可视化试验系统3DVS。该系统的基本组成模块包括数据输入接口、结构建模、变换控制、真实感结构可视化、结构内力场可视化、剖面应力显示等。本研究所开发的试验系统成功地将大量数据转化为设计人员易于理解的形式，解决了现有CAD软件中结构计算程序输出数据不能满足三维可视化表现要求的问题，实现了科学计算可视化技术在建筑工程设计领域的新的探索性应用，证实了本研究能够为工程结构仿真服务，具有重要的实用价值和广阔的应用前景。     

虚拟样机可视化仿真服务的研究与实现

为了实现虚拟样机仿真运行过程中可视化仿真资源的共享,将可视化技术与Web技术相结合,采用B/S架构和浏览器端显示技术,开发通用的可视化仿真功能模块以及相应的实时数据接口,实现了虚拟样机可视化仿真服务,使远程仿真用户能根据可视化仿真需求配置和请求可视化资源,定制二维地理信息显示/三维视景显示服务,从而在浏览器上快速创建虚拟样机二维/三维可视化仿真任务并实时运行,对可视化仿真服务的框架结构、关键技术及应用进行了相关研究和实现。     

RCC重力坝全尺度结构安全与进度耦合动态仿真

通过构建施工状态"集合"与数值仿真模型模拟状态"集合"之间的动态映射关系,建立混凝土重力坝三维全尺度施工过程结构安全与进度耦合动态仿真方法,动态仿真分析坝段群任一施工进度面貌下的结构安全状态;运用VTK实现了坝段群施工全过程结构安全与进度状态的耦合动态可视化;采用C#.Net和APDL开发了一套碾压混凝土重力坝三维全尺度结构安全与进度耦合动态仿真及可视化系统。该系统能够为快速、全面把控坝段群施工过程结构安全和进度提供数据支持。     

基于HLA技术的飞机视景仿真系统研究

在基于HLA框架的飞机运动仿真系统中,在SGI图形工作站上创建了三维视景仿真联邦成员,基于pRTI和TCP/IP协议实现了三维视景仿真联邦成员与其他联邦成员之间的信息传递;应用Multigen Creator软件建立了飞机实体模型,在Vega实时仿真驱动平台上实现了飞机起降过程的场景控制与可视化仿真,并设计了多通道的渲染模式和多视角的观察模式,解决了SGI工作站与PC机之间数据通信过程中存在的字节序与存储结构问题,为飞机调度与飞行控制等算法研究提供了形象、直观的科学试验手段.     

马尾松的形态结构分析与三维可视化

通过对漳平五一国有林场马尾松实验林的实地调查和测量,分析其形态结构特征和生长规律,提取树木的形态结构特征几何参数和生长规则;借鉴和融合了多面体和参数化过程建模方法,以VC 为开发工具,OpenGL为图形平台,实现了基于马尾松形态结构特征的交互式参数化建模工具;模拟了马尾松不同生长发育时期的植株地上部分三维形态结构;根据样地树木的分布规律,把树木模型“种植”到数字地形模型(DEM)上,构建了虚拟样地的三维场景,逼真再现了样地马尾松的景观。     

洞庭湖防洪预警三维虚拟仿真系统平台研究

开发了洞庭湖防洪预警三维虚拟仿真平台,将整个洞庭湖区及周边场景在计算机中虚拟展现.系统开发中应用大范围DEM数据、遥感影像数据、航拍数据和水系、道路、堤岸等矢量数据及实景图片资料,采用地形自动建模软件Terra Vista和地物建模软件Creator完成了大范围地形地物的建模,并对洞庭湖水系精细建模后,与大范围场景形成嵌套建模结构.建立了三维可视化平台,探讨了系统开发中的关键技术,如场景模拟控制、图层读取显示、水体自适应建模等技术,实现了场景的三维可视化及漫游、1954和1998年历史洪水在三维场景下淹没范围的显示以及重点垸和蓄洪垸的显示;并对蓄洪垸内洪水的动态演进过程进行了模拟,能实时显示蓄水量.该系统可提高防洪决策的科学性和效率,为洞庭湖区的规划设计以及防洪调度提供了真实友好的虚拟平台,     

浦东交警GIS演示系统—可视化GIS的一个研究实例

提出浦东交警GIS系统的结构框架,并为探讨技术上的可行性而开发了一系统演示版。系统展现在用户面前的是二维平面地图、影像图及三维主干道模拟场景图相结合的图文并茂的可视化地理信息系统。系统的新颖之处在于把二维和三维图形有机的结合起来,并在二维地图中引入了影像图,使用户能通过Internet管理交通设施,并能浏览道路及各种交通设施的三维模拟图。     

基于World Wind的RNP飞行程序三维可视化仿真

针对所需导航性能(RNP)飞行程序的虚拟现实验证问题,结合RNP飞行程序的特点重点解析了航线及RNP隧道的结构和计算方法。利用World Wind三维地理信息系统的二次开发功能,提出了一种RNP飞行程序三维可视化及模拟飞行的方法,实现了高分辨率地理环境下飞行航迹、包容区隧道的三维可视化及动态的模拟飞行。最后利用该方法对典型的RNP飞行程序进行了仿真,结果表明该方法能够方便快速地完成RNP飞行程序三维仿真,可用于RNP飞行程序的设计及验证。     

多元随机误差对频率选择表面电磁特性的影响

针对频率选择表面(frequency selective surface, FSS)加工中存在随机误差的问题,基于多元正态分布建立了存在随机加工误差的FSS分析理论模型,给出了FSS传输系数的数学期望计算公式,以及矩形面积等效、基于误差函数级数表达式的密度曲线积分和随机样本均值3种求解方法,并采用多维自适应采样方法加速的谱域矩量法分析了随机误差对FSS电磁特性的影响。以缝隙型圆环单元为例验证了算法的准确性和收敛性,详细分析了加工误差对FSS传输性能的影响。结果表明,随着随机误差标准差的增大,FSS的电性能变差,单元尺寸和介电常数的随机误差是影响结构性能的主要因素。     

基于CATIA V5的圆柱齿轮虚拟加工研究

以共轭齿面包络原理为理论基础,布尔运算为方法,商用三维实体软件为工具,研究了磨前滚刀加工圆柱齿轮的计算机虚拟加工问题,利用CATIA V5的二次开发功能构建出磨前滚刀加工圆柱齿轮的虚拟仿真加工系统.对仿真系统虚拟加工的齿轮齿廓进行了曲面重构,得到了精确齿轮实体模型,通过分析模型的公法线误差,验证了该方法的正确性.为基于包络制造原理的曲面零件的数字化制造提供了一种有效方法.     

盾构机掘进对大堤安全影响的三维数值模拟及试验验证

基于自适应接触算法,建立盾构机、土体、大堤三者相互作用三维非线性有限元模型,结合刚度迁移法对盾构机掘进过程进行仿真,详细模拟盾构机超挖、机身坡度、机身与土体的相互作用、注浆时空变化性质、开挖面泥水压力、拖车作用等施工因素.模拟结果在与试验段实测数据进行对比的基础上,预测了大堤在盾构机掘进过程中的沉降规律,为越江隧道施工过程中保障防洪大堤的安全提供参考.     

基于HMCD的仿人机器人步态规划

结合机器人本体结构设计和自由度配置,分析、调整了HMCD(Human Motion Capture Data)。采用模仿法把调整后的步态应用于步态规划。根据目前大多采用的两步规划法的不足,给出了改进后的三步规划法,并结合零力矩点(ZMP)稳定判据方法规划得到机器人稳定行走的关节运动曲线。最后对机器人前向运动、侧向运动进行了仿真,仿真结果表明基于HMCD的三步规划法可行。     

用描述函数分析模糊控制系统的稳定性

提出用快速傅立叶变换计算二维模糊控制器描述函数，并用来判别模糊控制系统的稳定性，文中给出了具体的计算方法和步骤。计算过程和结果表明这种方法简单，实用，不仅适合于PD类型的二维模糊控制器的稳定性分析，也适合于PI类型的二维模糊控制器和PID类型的三维模糊控制器，对于分析上述类型的模糊控制系统的稳定性具有工程应用价值。     

基于有限脊波变换的图像融合方法

针对小波变换在进行图像处理时不能有效表示直线/曲线的奇异性问题,研究了能够很好表示二维或更高维奇异性的有限脊波变换的基本原理,讨论了将有限脊波变换应用于图像融合的可行性,提出了基于有限脊波变换方法进行图像融合的基本架构,并对变换系数的设置与融合过程的处理进行了详细说明。仿真实验的主客观性能比较表明,基于有限脊波变换的图像融合方法比基于金字塔变换和基于小波变换方法的融合效果要好得多。     

虚拟环境中的视觉心理研究

结合Tsunehiro Takeda等人针对视觉功能的试验曲线,对虚拟环境所运用的显示技术,如透视、浓淡处理、运动视差以及双眼视差等对视觉心理的影响进行了详细论述,并分析了作为影响视觉心理的生理基础---双眼调节和辐辏功能,在观看图象期间所发生的变化,着重分了视差原理中调节和辐辏的状态对视觉心理,尤其是深度感知方面的影响。并由此从理论上得出了这样的结论,即在虚拟环境中,虚拟空间是一个深度压缩了的空间。     

虚拟自主汽车的动态几何视觉模型研究及实现

虚拟自主汽车是驾驶员和汽车封装起来的“人-机系统”的几何、感知、行为等特性在虚拟空间中的数字化表示，研究虚拟自主汽车视觉感知模型对建立真实的自主汽车智能行为起到关键的作用。通过分析驾驶员的视觉特点和传统几何视觉模型不足的基础上，给出一种分层的、动态的虚拟自主汽车双眼立体几何视觉模型：引用车速过滤机制和注意力过滤机制对自主汽车的视觉局限性进行分层，引用注意熵对虚拟自主汽车的注意力进行自主定量分配，利用假记忆库模拟短时记忆信息沉淀到长时记忆信息中的学习记忆过程．然后利用假视野缩小视觉模型感知环境的范围。最后用EONStudio虚拟现实软件将此模型三维可视化。     

基于曲波变换的自适应图像去噪算法

曲波变换是一种新的多尺度变换理论,具有各向异性的特征,可以很好地逼近含线奇异的高维函数。利用曲波变换和经验贝叶斯估计的方法,提出一种新的自适应图像去噪方法,在曲波分解的基础上,由贝叶斯决策理论方法来导出估计法则,从而获得贝叶斯估计值。实验结果表明,与其他几种常用的去噪方法相比,本方法去噪后,图像获得较好的视觉效果,同时客观评价指标明显改进,在较大噪声的情况下更能显示出其优势。     

卫星运行视景仿真中的姿态控制研究

针对卫星视景仿真中的卫星姿态控制问题,详细介绍了在虚拟场景中为使卫星保持在某一特定姿态,通过旋转变换实现卫星姿态控制的方法和具体算法。文中不仅介绍了在OpenGL开发环境中调整卫星姿态的方法和算法,而且针对Vega开发环境中VgPos函数的特殊要求,详细论证了同时对三个坐标轴分别旋转时依次确定三个旋转角的方法,并给出了求解三个旋转角的算法。文中描述的方法和算法对于开发虚拟仿真应用程序的研究人员具有借鉴意义。