数字地球虚拟场景中实时阴影生成算法

针对数字地球虚拟现实三维场景中的实时阴影生成与渲染方法进行了研究,并根据数字地球场景本身数据量巨大、场景坐标范围巨大、以及动态调度频繁的特点,提出了改进渲染质量与渲染效率的方案.与经典的CSM (cascaded shadow map)阴影图算法相比,提出的方法虽然同样基于CSM的场景分割理论,但是对分割的范围进行了进一步的优化和界定,并且提出了地彤地物分别渲染的流程,以同时确保渲染的正确性和效率.还对阴影渲染和大场景动态调度策略之间的矛盾进行了分析,提出了有效的解决方案,并且对未来的工作进行了展望.     

一种改进的光源空间透视阴影图算法及其实现

阴影对于虚拟环境真实感也有着重要的影响.阴影图算法具有良好的灵活性和性能优势,非常适合在实时虚拟环境生成中应用.基于光源空间透视阴影图算法给出了一种更精确的潜在遮挡物凸包体的计算方法,提出了一个更优化的光源空间透视变换参数计算方法,并对原算法中没有涉及的投射走样问题进行了讨论.最后给出了一种可以较好的模拟出软阴影效果的方法.     

视景仿真系统中实时阴影绘制技术的研究

实时阴影绘制技术是计算机图形学领域研究的热点之一。在视景仿真系统中应用实时阴影是一个仿真界还没有很好解决的难题,对阴影体算法的原理进行详细的剖析的基础上,提出了一种改进的混合算法,并且在开发视景仿真系统的过程中成功的进行了应用。     

基于膨胀腐蚀算法的软阴影生成

针对基于阴影图的半影生成算法中生成速度慢.本影区域过大的问题,提出了基于膨胀腐蚀算法的改进算法.首先利用阴影图的深度图生成一个亮度图,并计算出阴影的半影区相对于由点光源形成的硬阴影的距离,然后利用膨胀腐蚀算法根据求得的距离对亮度图进行适当的膨胀和腐蚀,最后利用经过处理的亮度图求得最终渲染结果.算法充分利用了阴影图算法不考虑场景本身结构的特点,并利用了GPU高度并行计算的优点,可以实现实时动态的高真实感的阴影渲染,并具有抗锯齿走样的特性.     

变电站仿真中虚拟现实场景与实时监控的连接

变电站实时监控系统是变电站重要组成部分,它与虚拟现实场景相结合可以提供更加真实的仿真环境,达到更好的培训目的。研究了变电站仿真系统中实时后台监控程序和虚拟现实场景两者之间数据通信的方法。使虚拟现实场景与后台监控程序上的操作互相同步反应,以实现有效的交互式变电站仿真系统。并以实例详细阐述了采用模拟通信程序结合变电站仿真程序,按照IEC870-5-103规约进行数据传输,实现虚拟现实场景与后台监控程序连接的过程。     

大面积真实地形场景库的生成与实时显示技术

大面积真实场景库的生成与实时显示是军事仿真视景系统开发的难点问题。作者研究了解决此问题的关键技术,包括LOD、虚拟纹理、纹理映射、页面动态调度策略和大地形数据库管理;提出了应用上述技术的解决方案,利用CreatorTerrainStudio工具建模,生成逼真的大面积地形,采用VegaPrime及其LADBM模块绘制真实场景,保证了驱动实时性,并达到了良好的仿真效果。     

基于GPU的全球海量数据的快速调度与渲染

将地形的高程数据和影像数据都转化成纹理图,按照多级地理信息网格来存储.通过GPU的光栅通道直接访问纹理,所有运行时的计算(访问纹理图,法线的计算,渲染地形)都完全由GPU来执行,提高了速度,节省了CPU资源.     

基于图像空间的焦散实时逼真绘制算法研究

提出了一种基于图像空间的焦散实时逼真绘制算法,算法将焦散的计算过程进行了分解并采用动态组织浮点纹理的方式将计算所需的几何数据从几何空间转换到了图像空间,可完全通过GPU编程实现实时逼真绘制.算法的主要优点是适用于可变形物体,可模拟由物体双面折射形成的焦散现象,算法效率受场景规模影响小并可方便地与阴影等绘制效果相结合.实验表明,GPU的数据处理能力和可编程特性得到了充分挖掘,与经典焦散绘制算法相比具有明显的效率优势.     

基于视域剔除和图像缓存技术的复杂场景快速绘制方法

结合基于场景图构建的虚拟场景和仿真应用的特点,提出了一种基于视域剔除和图像缓存技术的复杂场景快速绘制方法。此方法能够有效地解决图像缓存算法中,由于未考虑视域不可见剔除,而造成的绘制元素复杂度计算偏差引起图像缓存误判断,从而降低绘制效率的问题。另外,通过对图像缓存有效性的判断,可以简化视域不可见剔除的判断,提高绘制效率。     

三维随机海浪交互式仿真技术研究

随着自然现象的交互式模型不断发展,海浪的可视化模拟日益受到关注。通过研究三维随机海浪的仿真技术,基于Gerstner海浪模型开发仿真系统,并利用海浪谱对其进行仿真控制。此外,从网格模型的建立与优化,纹理映射与光照三个方面讨论了三维海浪的仿真方法。仿真结果表明,该系统不仅可以实现实时、逼真的三维随机海浪仿真,同时具有较好的交互性。     

基于VRML的交互式三维地形生成技术的研究

讨论了交互式生成3D地形的应用背景和必需解决的技术问题。着重分析了地形数据点的三维拾取,实现了在三维场景中通过鼠标点击修改地形高程值。以此为基础,设计并实现了一个基于VRML的交互式三维地形生成系统。用户可以在缺少实测数据的情况下,根据系统提供的各种交互工具快速方便地生成与自己观察或印象相符的三维地形。在房地产广告、军用沙盘、旅游景点展示、工程招投标等方面有广泛的应用价值。     

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.     

基于X3D的场景交互技术在虚拟生物博物馆中的应用

虚拟现实技术已广泛应用于数字博物馆领域.针对虚拟博物馆对实体绘制的实时性和交互性要求,以及武夷山虚拟生物博物馆的实际需求,分析了X3D的特性.核心原理和交互原理,创建了具有照片纹理的X3D三维模型,使用Java语言设计并实现了武夷山虚拟生物博物馆的交互系统.     

三维流场特征描述语言与交互式可视化

基于特征的可视化可以简化流场显示、突出流场数据关键特征,主要应用于处理复杂流场。传统的基于特征的可视化方法多为自动的提取方法,无法有效结合研究人员的知识与经验,也难以满足研究人员的交互需求。在关注提取算法交互性的同时,考虑复杂流场特征区域精确界定的困难,提出了一种交互式模糊特征描述语言FFDL与改进的交互模糊特征提取算法,实现了对典型流场特征的灵活描述与交互式提取。首先根据模糊理论对三维流场特征进行描述得到模糊描述模型,然后介绍了FFDL的语法规范和语义框架,并给出了基于FFDL的交互式模糊特征提取算法和实现。最后基于已有的流场可视化系统,利用来自不同领域的多个实际数据验证了交互式模糊特征提取算法的有效性和实用性。     

An Evolutionary Real-Time 3D Route Planner for Aircraft

Abstract: A novel evolutionary route planner for aircraft is proposed in this paper. In the new planner, individual candi-dates are evaluated with respect to the workspace, thus the computation of the configuration space is not required. By usingproblem-specific chromosome structure and genetic operators, the routes are generated in real time, with different missionconstraints such as minimum route leg length and flying altitude, maximum turning angle, maximum climbing/diving an-gle and route distance constraint taken into account.     

三维技术及其在发型设计领域的应用

目前三维技术在生产生活中有着广泛的应用,三维技术以其强烈的真实感和强大的交互性给用户带来更好的体验。将三维技术应用到发型设计领域是一个具有独创性的设想,详细介绍了三维发型设计系统的实现过程,通过在系统中运用OpenGL技术并与其它建模技术灵活地结合起来,使该系统具有强大的交互性和三维空间立体设计功能,很好地体现了以人为本的设计理念。三维发型设计系统的成功将对发型设计领域带来一次质的提升,市场前景也十分广阔。     

X3D:新一代面向Web的交互式三维图形规范

当前虚拟现实造型语言(VRML)的国际标准存在严重问题,阻碍了面向Web的交互式三维图形技术的深入发展。为此,Web3D联盟提出了下一代面向Web的交互式三维图形规范X3D。X3D采用XML编码,以软构件技术为指导,定义了一个小型运行内核、一组API和多个扩展集,具有小型化、可扩展、与Web上的多种标准互操作和与多种媒体紧密集成等特性。本文主要介绍了X3D的产生背景、概念和组成,并在此基础上分析了X3D的关键技术和X3D浏览器的实现。     

CIMS加工过程实时三维动画仿真

本文介绍一个用于CIMS加工过程实时动画仿真软件RMPS的设计与实现。该系统以三维动画预演实际的加工过程,实时仿真加工过程中状态变化和状态转移的细节,为CIMS中开展虚拟单元技术和复杂调度技术的研究,检查NC代码的正确性和有效性,调试设备控制器提供工具。RMPS直接安装在CIMS物流系统中,并实时地由NC码驱动。该软件系统已在IBM-PC机上使用C语言实现,动画刷新速度不少于2幅/秒。     

海面连续溢油的三维实时绘制

对短时间尺度内的连续溢油进行研究.海面采用同心圆网格模型模拟,海浪高度图采用快速傅立叶变换方法生成.提出利用平面折射技术实现海面油膜的绘制,采用粒子系统实现油粒子模型,粒子所在位置的潮流速度采用分区方法高效计算.模拟试验表明,该方法可实现海面连续溢油的逼真、快速模拟.