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.     

三维几何模型分解及其应用技术综述

三维几何模型分解是对模型的几何和拓扑信息作进一步处理的基础,在计算机图形学,计算机辅助几何设计和数字几何处理等方面有着广泛的应用,是当前的热点研完领域.模型分解的优化问题可等价转化为使分割边数目最小的图划分NP-完全问题.概述了模型分解的原理,属性和应用,系统地介绍了这一领域的工作成果并进行了分类,分析了各方面典型算法的优缺点,最后展望了这一技术的发展前景.     

复杂产品多分辨率模型跨层次切换技术

在复杂产品研发设计过程中,不同设计阶段有不同的设计目标,并依据仿真目标有不同类型的仿真任务,需要不同分辨率的复杂产品仿真模型参与仿真。针对多分辨率特性对模型与接口进行定义,在此基础上研究模型分辨率的控制机制,对系统结构状态和模型分辨率状态分别建立描述机制,提出系统分辨率的控制机制,梳理出一种跨层次切换技术。经过实验验证,该方法可有效解决模型分辨率切换问题,在保证仿真精度的同时,提升仿真效率,节省所需的仿真资源。该方法结构简单,有望在未来进一步推广使用。     

基于弹跳射线技术的三维GTD模型构建方法

传统的基于弹跳射线(shooting and bouncing ray,SBR)技术的散射中心提取方法只考虑了理想点模型,但理想点模型无法描述散射中心的频率依赖特性.对此,提出一种基于弹跳射线技术的三维几何绕射理论(geometrical theory of diffraction,GTD)模型构建方法,在通过传统方法...     

软计算技术在环境复杂模型参数识别中的应用研究

以WASP模型在密云水库水质模拟中的应用为例,研究考察分析了软计算技术用于环境复杂模型参数识别的性能和效率.参数分析表明,WASP模型存在一些低灵敏参数且受相关参数的影响明显.为对比参数灵敏度和相关性的影响,共设计了4组数值试验.数值试验表明,全局搜索法能较好解决参数全局寻优问题,是获取参数辅助信息的重要手段.MCMC法可有效对参数后验分布进行采样,采样序列稳定收敛到参数后验分布上,同时MCMC法较好地处理了相关参数采样的问题.最后给出案例表明基于软计算技术的复杂模型参数识别技术路线是高效的、实用的.     

基于Kriging模型的复杂产品制造过程稳健参数设计与控制

复杂产品制造过程具有多阶段、多变量、多维度等特性,特别是各阶段之间的相互影响,导致了复杂产品制造过程质量控制难度加大。首先,针对复杂产品制造过程的特点,采用Kriging模型对复杂产品多阶段制造过程进行建模;其次,以考虑噪声分布下的期望质量损失最小为目标,优化制造过程中离线控制变量的设计水平;然后,根据噪声变量的测量值调整在线可控变量水平,以实现中间过程的在线自动控制;最后,通过仿真分析,验证了所提方法的有效性和实用性。     

基于网格的军事模型服务体系结构

军事模型是实现作战模拟的核心基础,它不但具有描述的静态性,而且还具有计算的动态性。采用面向服务的方式建立的军事模型服务可以有效地实现军事模型计算过程和结果的共享。应用网格技术建立的军事模型服务,其结构在逻辑上区分为服务基础设施层、服务接口描述层、服务存储与管理层和服务应用层。通过一个军事模型实例,说明了建立服务的实际方法。     

基于树型空间的三维树木模型匹配

为解决三维树木模型的检索具有正确率低、检索效率低、描述不匹配等问题,提出一种基于树型空间的三维树木模型匹配方法。该方法通过构建三维树木模型数据集的树型空间,辅以主轴匹配,轮廓匹配,枝干匹配等方式,经过树型空间中欧氏距离和测地线度量差异值,逐步匹配到相应的三维树木模型,该方法分别在通用模型数据集和自我设计的模型数据集进行了匹配性实现,结果表明可以较大幅度提升树木模型匹配的准确率,利于三维树木模型的大规模检索和重用。     

基于边删减的复杂生态工业网络结构模型

以复杂网络为依据,针对生态工业系统自身的属性,补充了目前生态工业网络的非均匀增长演化模型,并对其进行了理论研究和仿真分析。对复杂网络基本属性度分布特征进行分析,证明具有边删减的复杂生态工业系统网络结构具有复杂性和无标度性,并通过Matlab仿真加以证明。讨论了在不同因素影响下,生态工业系统复杂网络入度与出度分布的基本规律,为探索生态工业系统的成长机制提供理论基础。     

基于体积分布特征匹配的三维实体网格模型检索

在分析三维网格数据结构的基础上,提出一种基于特定轴向上体积分布特征的三维网格模型检索方法。该方法首先运用主元分析法确定模型的主轴方向,并将模型旋转至特定势态,再以一组等距的平行平面从三个主轴方向对模型进行剖分处理,并计算相应截面多边形的面积,进而得到模型沿不同轴向的体积分布数据,该数据描述了三维模型的几何特征。通过对模型体积分布特征数据进行建库和匹配,可计算出任意两个模型的相似性度量,从而实现了三维网格模型的数据库检索。实验表明,该方法程序运行稳定、快速,可以处理具有任意几何和拓扑复杂性的实体模型。     

基于特征的三维模型简化算法研究

细节层次模型（Level of Detail,LOD）是模型简化最有效的方法之一。针对以往细节层次模型简化算法对模型的特征与边界处理的不足,提出了一种基于特征的LOD模型简化算法,并给出了一种针对模型特征与模型边界的折叠代价函数,较好的解决了以往算法生成LOD模型时对模型重要特征与边界处理的不足,在对原始模型简化的同时,能够很好的保留模型的边界与特征。实验结果证明了算法的高效、可靠,既保持模型细节特征,又减少了模型简化误差。     

复杂场景中海量外存地形模型的实时绘制算法

针对地形相关复杂三维场景应用需求,提出一种海量地形外存实时绘制算法,该方法使用离散细节层次技术并结合视点相关动态连续细节层次选择.基于元网格连通边权值简化地表模型,并基于Hausdorff距离进行视点无关批LOD误差控制.提出一种海量数据实时调度方法,通过分层增量控制,两级数据预取和改进的快速视锥裁减实现了对外存数据的动态装载与调度.实验表明,该算法处理海量地形数据时占用较低系统资源,从而能够在复杂场景环境下进行快速实时绘制.     

三维建模中平面分割并行算法的设计与实现

基于高性能集群的并行计算在许多领域得到了广泛地应用和发展。针对三维建模的特点,设计和实现了平面分割的并行算法,重点阐述了并行算法中各进程的数据分配和通信方式等关键问题。并通过实验,给出了该并行算法的加速比和效率,验证了并行计算在三维建模中的优势。     

基于三维小波变换及运动补偿的视频图像压缩技术

视频图像压缩技术是多媒体信息存储和传输的关键。提出了一种结合运动补偿的三维小波视频图像编码压缩技术。该算法首先对视频图像进行三维小波分解 ,然后对分解后的不同频率的子图像进行量化编码 ,并结合运动补偿技术消除图像帧之间的冗余相关信息 ,实现视频图像的编码压缩。实验仿真结果证明了这一算法的可行性和有效性     

基于FTCPN的工作流模型简化规则与线性推理研究

分布式协同工作流系统的建模和时间性能计算是工作流的一个重要研究内容.针对传统的Petri网不能对工作流系统的不同事件和事件的时间性能进行分析和优化的问题,给出了模糊时间着色Petri网(Fuzzy-timing colored Petri Net, FTCPN)的形式化定义,并给出了基于FTCPN的工作流网四种基本组件模型的简化规则及其线性推理.最后,以汽车车身的协同概念设计流程为例,对提出的方法进行了应用和验证.研究表明:模糊时间着色Petri网能全面描述复杂工作流系统的不确定性时间信息和不同事例的工作状态,对丰富分布式工作流系统的建模理论具有一定的参考价值.     

三维人脸建模中面部特征轮廓线的提取

提出一种基于彩色Snake模型和人脸先验知识的面部特征轮廓线提取算法，并将其用于真实意的三维人脸建模。根据肤色和灰度信息，在图像分割的基础上，利用种子填充技术获得面部各非肤色特征的轮廓初值；然后采用一种改进的彩色Snake模型对轮廓初值进行精确定位；接着，根据人脸的先验知识，利用含有方向信息的形态学边缘检测算子通过一次逐点考察完成下颚轮廓线的提取。实验结果表明该算法在轮廓线的搜索效率和定位精度上都有良好表现，在真实感的三维人脸建模以及面部识别等领域具有广泛的应用。     

计算可视化的一个快速三维旋转算法

为了实现科学计算过程中动态对象的三维图形生成,提出了一个动态平行投影模型;在此基础上,导出了万能平行投影公式;通过对万能平行投影公式的分析,提出了一个新的三维图形旋转算法—投影平面自适应跟随算法(PPAF)。分析和仿真表明,PPAF的时空复杂度显著降低,相对于固定投影平面算法(FPP),计算速度可提高三倍以上,使动态对象的快速三维连续旋转成为可能。运算实例验证和展示了算法的运算效率和图形质量。     

三维地形数据的简化和空间分析的研究

全球地形场景的建模是一个极富有挑战性的课题。地形动态简化是构建三维地形场景和虚拟现实的重要内容,基于视相关的地形裁剪技术是动态简化庞大地形数据的重要方法。本文根据地球椭球的特性,提出了在当前LOD层次下,实时裁剪视景体中的地形数据的算法。精确拾取地形点的三维大地坐标是进行正确的三维空间分析和查询操作的基础,也是3DGIS研究中的一个难点;而可视性分析是三维空间分析的重要研究内容。本文给出了这些的问题的算法。实验证明,这些算法具有较好的实用性。     

后摩尔时代国产高性能并行应用软件生态建设综述

国产高性能计算(high performance computing,HPC)系统研制世界领先、芯片架构百花齐放,系统运营依托国家超算中心形成良好发展态势。国产高性能并行应用在若干关键技术点方面世界领先,应用支撑环境发展迅速,但工业软件和队伍建设挑战巨大。在后摩尔时代,需要立足人类文明进步来推动并行应用软件生态建设,工业软件要从产品角度全方面与国外商业软件进行对标;重点关注应用软件云、软硬件协同优化、面向领域的定制芯片架构和定制编译技术;在开源模式、知识产权保护和人才评价方面要与时俱进,从制度上促进应用软件生态的繁荣。