用于月球车性能仿真的着陆区三维地形构造方法研究

作者旨在虚拟环境下建立包含典型地形特征的月面数字模型,为月球车的合理设计优化及其运动性能检测提供仿真试验平台。经统计分析建立月面撞击坑和石块的数字模型,采用分形布朗运动算法生成月面基础地形,选择基于直径预先确定和随机生成法将撞击坑和石块添加于该地形中生成三维数据;再基于Imageware利用这些数据重构二维图形,以imw格式输入UG构造parasolid格式三维模型;最后,将该模型和月球车CATIA模型导入ADAMS构造可参数化、可重用的月面着陆区仿真环境。试验表明,该着陆区三维模型可实现月球车在凹凸不平月面上的运动学、动力学仿真试验。     

基于分形技术的海洋战场分布式虚拟环境研究

针对分布式虚拟环境中三维模型占用的存储空间较大,不利于网络数据实时更新的问题,提出了利用分形技术生成场景模型的方法,并结合分形算法和 OpenGL 技术建立了一个海洋战场分布式虚拟环境SBDVE.研究了SBDVE中海浪、海底地形、纹理以及海洋植物等三维模型的分形算法及其模型存储格式,并构建了基于XML的分布式三维模型数据.     

计算机辅助几何设计中的剖分匹配FBM算法

针对航海动态仿真系统的设计，制造与模拟，在针对分形布朗运动（FBM）进行理论研究的基础上，提出一种具有二维、三维造型功能的交互式CAGD（计算机辅助几何设计）算法，即对不同格式的剖分，实时地生成各种不同的FBM或类FBM曲线、曲面、此算法成苗运用在地形、地貌的模拟上。     

基于GPU加速的分形地形生成方法

针对分形方法生成大规模地形数据时计算量大和运算速度慢的问题,提出基于GPU加速的分形地形生成方法,将Diamond-Square分形地形生成算法转化为CUDA线程块并行执行过程,使地形生成过程完全在GPU中加速执行,在取得较好模拟效果的同时,显著提高了算法的运算速度。     

三维树木的计算机模拟

对树木等非规则自然景物进行计算机模拟方法中具有较强影响力的是由Barnsley提出的迭代函数系统IFS方法。在此基础上介绍了生成三维分形树木的基本方法,并将树干、分叶分别进行阐述,根据对效果要求的不同,提出了绘制树叶的不同方法。该方法既可以绘制出树木自然形态的特征,又可利用以几何多边形为基本的构形单位,运用各种成熟的光照、纹理方法对树体进行渲染,产生光照的效果,生成具有高度真实感的三维分形树木。     

基于视点和分形理论的真实感地形实时生成方法

在分析了基于DEM数据和基于分形理论生成地形的优缺点的基础上,提出了一种利用DEM数据生成地形的框架,运用分形理论生成地形细节的算法。它充分发挥这两种生成算法的优点,减少了数据的输入量,节约了系统资源。并提出根据视点的变化,应用层次细节模型和对组成地形框架的面片进行可见性判断,以减少实时生成地形时产生的延迟现象。     

基于ARMA模型的分数布朗运动建模

分形理论在通信领域里的应用日趋广泛,而其中的分数布朗运动具有特有的性质。利用分数布朗运动分形维数与功率谱密度之间的关系,基于ARMA模型,提出了一种分数布朗运动的建模方法,并利用统计方法从增量的统计分布、统计自相似性等方面证明了该模型生成的随机序列满足分数布朗运动的定义,具有分形特性。同时,在原有ARMA模型的基础上基于相关函数对模型进行了改进,仿真结果表明改进后效果有了明显的提高。     

一种快速生成预定地形高程数据的方法

针对分形、Perlin噪声不能精确生成预定地形高程数据的问题,先使用分形和高度面结合的生成方法在一定程度上控制生成地形的形状,接着利用一种基于二维高斯分布曲面的变形方法对地形进行变形,然后建立变形的目标函数和搜索空间,用四又分割树来减少搜索空间,并利用模拟退火法搜索出满意解来实现对预定地形高程的生成.最后提出一种基于顶点影响力分层的算法改进搜索效率,仿真实验表明,该方法快速有效的生成了预定地形.     

混沌逆滤波与分形参数在目标检测中的应用

对目标跟踪的雷达测量数据进行处理 ,说明了通过混沌逆滤波可以找到观测数据中隐藏的工程背景中的动力特性 ;并且利用分形布朗运动 ( FBM)模型研究测量残差数据 ,其分形特性反映了目标的物理性质 .给出了混沌滤波器在提高雷达数据信噪比和分形参数在目标特性检测中的应用方法.     

一种真实感虚拟月面建模方法

虚拟现实技术的出现为月球漫游车的设计、试验、优化等提供了新的有效手段,构建逼真的虚拟月面是进行该类研究的一个基础。提出了一种真实感虚拟月面建模方法,该方法利用分形技术生成月面基础地形,在此基础地形之上基于两点假设和统计信息添加陨石坑模型和石块,并在外围拼接山坡模型,最后生成效果逼真的参数化、可重用的虚拟月面模型。仿真结果表明该虚拟月面模型满足虚拟现实环境下进行月球车在凹凸不平月面上的运动学、动力学仿真试验的需求。     

三维地形中人体运动生成方法

给出了一种适应于三维地形的虚拟人体运动控制方法。首先提出了一种新的足迹生成方法，然后以足迹作为约束，基于简化的三段运动模型，分别用不同的方法生成各部分运动：用曲线拟合身体质心运动轨迹；采用增加约束条件的逆运动学方法生成下肢运动；采用正向运动学插值方法生成上肢运动。综合人体的质心运动、下肢运动和上肢运动，合成了和谐的人体运动。最后，介绍了部分实现与实验结果。实验表明，该方法实时性好，逼真性高，适用于实现复杂三维地形环境中实时三维人体运动的生成与控制。     

基于流式渐进传输的大规模网络地形实时漫游

针对基于网络大规模三维地形的仿真应用需求,提出一种网络地形流式渐进传输与实时绘制方法,该方法通过提出适用于地形几何特征的整数提升小波变换来构造多分辨率地形四叉树模型,并将地形压缩为渐进比特流,提出了针对流式传输的客户端数据调度与预测算法,并基于视点无关批LOD误差控制实现渐进渲染。实验表明,该方法无层次数据冗余,数据压缩比率高,能够有效降低网络数据传输量,客户端能够适应网络带宽变化,实现大规模网络地形场景的实时交互式漫游。     

分形模型的平稳性分析

分数布朗运动模型是描述具有统计自相似随机过程现象的一种模型。本文讨论了分数布朗运动模型在正交小波变换下的性质，指出了分数布朗运动模型不稳定的原因，从而证明了分数布朗运动通过一个带通的滤波器后为一具有统计自相似性的平稳过程的一般结论。     

时变分数布朗运动下的GARCH族欧式期权定价研究

本文拓展了分数布朗运动理论下欧式期权定价问题,尤其突破了Hurst指数和波动率为常数的假设.我们在时变Hurst指数的分数布朗运动环境下,采用GARCH族模型描述收益率序列的波动率,推导出了一个欧式看涨期权定价的闭型解.利用该模型和韩国Kospi200股指期权日交易数据的实证检验表明,韩国Kospi200股指波动率符合GJR过程,时变波动率下的分数布朗运动刻画金融市场的动态特征比采用标准布朗运动更适合,该模型计算的期权理论价格与市场价格更接近,优于传统的定价模型.     

一种基于广义多尺度分形参数的图像边缘检测方法

分形是实现自然纹理描述的一种有效方法.本文从分数布朗随机场模型的描述出发,证明了具有不同分形特性的两种纹理边缘处的H参数估计值大于1的一般结论、将H参数泛化用于描述一般图像的特性,从而提出了一种基于广义多尺度分形参数的图像边缘检测方法.该方法通过构造多分尺度的广义分形参数H值,从而可以实现图像边缘的有效提取.     

基于抗差最小二乘配置的海底地形生成研究

最小二乘配置算法能同时顾及测深数据的系统性和随机性影响,提高海底地形的生成精度。根据该算法建立了海洋测深多波束数据的函数模型和随机模型,并构建海底地形。为避免测深数据的异常值影响,进一步推导了基于抗差估计的协方差函数求解公式,提出抗差最小二乘配置算法生成海底地形。利用多波束数据生成海底,结果显示抗差最小二乘配置算法能在构建海底地形的同时准确剔除测深异常。将构建的地形与双线性多项式内插生成的海底进行比较,进一步说明了该算法具有较高的海底地形生成精度。

Abstract：

Seabed terrain generating precision can be improved by least-squares collocation algorithm which takes the systematic and stochastic effects in the bathymetry data. The functional model and stochastic model of the algorithm were created by multibeam bathymetry data,and the method of creating seabed terrain by Least-squares Collocation was researched. To avoid the effect of outliers in bathymetry data,covariance function was calculated by robust estimation,and the Robust Least-squares Collocation algorithm for terrain generation was proposed. It was applied to the real bathymetry data set,and the results indicate that the outliers are detected by the algorithm while the seabed terrain is generated. In the remainder,the terrain grids was compared with which created by bilinear polynomial interpolation algorithm,and it is proved that the Robust Least-squares Collocation algorithm can get higher precision of seabed terrain generation while detecting outliers.     

一种基于梯度域的三维军标绘制方法

为提高三维战场环境仿真中军标的标绘速度,提出一种基于梯度域的三维动态军标快速绘制方法。本方法首先提取军标覆盖区域的地形数据,通过梯度域计算获取对地形形状影响最大的若干特征点;通过特征合并对特征点进行进一步精简;通过对特征点进行样条插值,实现三维军标控制曲线的平滑过渡。实验证明,通过本绘制方法可以实现军标的快速绘制,并能使军标在动态运动过程中保持地形匹配,可显著提高军标绘制效率。     

自相似实时业务的等效带宽计算

针对多媒体实时业务需要提供特定服务质量的情况,给出了一种能够同时保证分组丢失概率和最大延时的自相似业务等效带宽计算方法。该算法采用分形布朗运动包络过程对自相似业务进行分析,通过增加最大延时约束条件,克服了原先基于分组丢失概率的有效带宽计算方法不能保证业务最大延时要求的不足。给出了具体计算公式,仿真实验证明了该算法的有效性。