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图形处理器(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(OpenSceneGraph),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。     

视景仿真系统中三维地形的实时生成方法

三维地形是虚拟自然环境中不可缺少的因素,也是虚拟仿真领域中视景系统的重要组成部分.三维地形的巨大数据量一直是视景仿真研究中的难点与热点.本文提出用函数曲面来保存地形顶点数据,在渲染开始前预先载入和计算生成地形数据,而在渲染阶段则利用视点相关LOD(Level of Detail)模型来简化渲染数据,实现大规模地形网格的绘制.实验结果表明,该方法能有效减少实时绘制时的计算量,提高绘制速度,较好地保证了大规模三维地形的实时生成效果.     

基于层次划分的大规模LOD地形绘制

提出了一种适用于大规模地形绘制的模型,将地势起伏的因素纳入LOD(Level of Detail)的评价准则中,提升了地形绘制的效果.对地形块进行层次划分,并解决了地形裂缝、突变等问题.绘制结果显示,该算法较以往的算法有较大的改进,有效地解决了绘制速度与质量之间的矛盾.     

一种真实地形计算流体力学网格生成方法

随着计算流体力学(CFD)的应用领域逐步涉及到真实地形模拟,系统探讨如何生成及优化真实地形CFD网格也显现出重要意义。结合算例研究,提出一种通过获取及处理GIS数据,绘制点线面体等步骤生成真实地形网格的方法;强调对于所生成的网格,需采用网格依赖分析方法对比其计算精确性与经济性以实现优化选择;提出通过CFD前处理器二次开发形成真实地形CFD网格绘制软件以提高网格生成效率的建议。结果表明,所提方法生成的CFD网格与实际地形吻合程度高,可为真实地形CFD精细模拟应用提供可靠基础。     

基于可编程GPU的快速体绘制技术

新一代的图形显示硬件集成了以图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)为核心的可编程顶点着色器和可编程像素着色器,为实现实时体绘制技术提供了硬件加速支持.该文首先分析了可编程GPU的绘制流水线、硬件体系结构和快速绘制原理.最后基于可编程GPU实现了医学体数据的快速最大密度投射体绘制方法.实验表明,采用GPU的可编程像素着色器进行体绘制所需要的时间明显地少与不用GPU的可编程像素着色器进行体绘制所需要的时间.     

基于GPGPU的LBM障碍绕流的实时模拟

基于显卡的通用计算(GPGPU)是近年来并行计算和快速绘制的热点.格子Boltzmann方法(LBM)作为流体动力学的新方法,其并行性好,常常用于基于物理的流体模拟,且具有适用于复杂边界障碍的特性,但计算较为复杂.利用GPGPU技术来加速LBM的流体计算模型,构建了基于图形处理器(GPU)的流体计算框架,实现了格子Boltzmann计算的D2Q9和D3Q15模型,并用于实时的障碍绕流模拟.     

面向实时虚拟游戏的GPU真实感草地绘制

在满足虚拟游戏实时性要求的前提下,绘制具有一定视觉真实感的草地,以增强游戏场景的真实感.将草地抽象成一块均匀、连续的透明体,提出一种简化层状算法,利用图形处理器(GPU)支持功能,计算穿过草丛的光的能量衰减,高效地模拟草的自阴影效果,并通过加入Perlin噪声进一步增加草地阴影杂乱交错的效果.结果表明,该方法能以极小的性能代价绘制草地阴影,实现具有一定真实感的大面积草地的实时绘制.     

大地形数据存储和调度方法研究

以多通道图形输出地形漫游系统项目为依托,本文对地形数据的分块存储和动态调度策略进行了研究,设计出一套合理的地形数据组织和调度方案,缩短了场景的初始化时间,提高了绘制的帧率,实现了大规模三维地形漫游系统显示的平滑和连续。     

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。     

GPU上具有复杂光照烟雾动画的绘制

采用Navier Stokes方程作为烟雾的物理模型方程, 基于图形处理器(GPU)实现了具有复杂光照效果和简单光照效果的烟雾动画实时绘制. 通过体素遍历整数算法加速烟雾的渲染并实现了烟雾的复杂光照. 实验结果对比表明, 复杂光照比简单光照模拟出的烟雾真实感更强. GPU远高于CPU对物理方程的求解速度, 使烟雾模拟实时性更强.     

基于点模型的Blending绘制和消隐方法

采用点八叉树数据结构并设计颜色融合数组, 解决了大型点云数据在绘制速度和质量方面的难点. 点八叉树数据结构可在耗时大的绘制过程执行前预先进行不可见点的剔除, 便于根据视点远近选择不同的细节层次和绘制策略, 以便控制绘制的复杂度与速度. 由插值误差δ控制的颜色融合数组在提高绘制质量的同时还实现了消隐.     

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。     

实时飞行仪表模拟训练器

研制了一个实时飞行仪表模拟训练器, 该模拟训练器基于通用仿真数学模型, 采用智能控制的方法和技术, 根据当前输出与知识库中预先录入的实际飞行数据的比较, 自动调节控制输入量, 使系统误差逐级减小. 设计和构建了杆、 舵标度变换的数学模型, 解决了机械操纵与仪表指示的协调性. 它可以模拟各类飞行器的仪表飞行, 具有通用性. 实验结果表明, 模拟器运行效率高、 数据准确、 实时性强, 能够提高飞行学员的杆、 舵向量感觉和杆、 舵协调能力以及仪表飞行能力, 满足飞行仪表模拟训练的要求.     

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...     

基于电热蒸发辅助脉冲电晕放电大气压离子化源的重金属污染在线质谱检测技术

研制电热蒸发辅助脉冲电晕放电大气压离子化源, 将其与飞行时间质谱耦合联用, 建立了重金属污染的在线检测方法. 实验结果表明, 该方法对V,Cr,Mn,As等主要重金属污染物检测性能较好, 灵敏度高, 检出限一般可达10^-13~10^-12 g, 具有结构简单、 操作方便、 能耗低等特点, 实现了在线监测.     

基于数字高程模型数据绘制立体地貌图方法

地貌晕渲图是一种较常见的数字测绘产品,它通过模拟阳光入射产生的明暗程度反应地貌的分布、起伏和形态特征。近年来随着三维可视化技术的发展,具有更加丰富地形地貌信息的立体地貌图逐渐为人们所关注。本文研究了不同高度比例因子曲线的渲染效果,通过基于B样条函数控制的变比例因子调整地貌晕染,改善了渲染区域中平缓地形及高低起伏地形并存情况下的立体显示效果。通过行列扫描并设定不同阈值进行水域识别,避免了虚警。首次提出通过设定红色阈值抑制偏色,有效地解决了红青分色立体地貌图制作过程中出现的偏色问题。实验结果表明：该方法能够有效的改善地貌图晕染效果;可在保证高色彩还原的前提下提高地貌图立体显示效果。     

无缝LOD算法在大规模地形绘制中的实现

采用无缝LOD算法,将地形分割成不同分辨率的矩形节点,每个矩形由四个不同分辨率的三角形片和连接三角形的缝合带组成,实现了大规模地形的实时绘制,有效提高了地形绘制质量,绘制速度较传统LOD算法提高了近一倍。