高逼真度红外复杂场景动态实时生成技术研究

红外场景动态实时生成技术是红外成像半实物仿真系统中的一项关键技术,在外部渲染方法基础上,从保证半实物仿真系统的实时性出发,提出了一种不影响红外图像逼真度的红外复杂场景动态实时生成技术来突破仿真模型的逼真度与实时生成相互制约的瓶颈问题,以满足系统的实时性要求。该项技术可直接应用各类红外成像仿真系统中,具有较为重要的应用价值。     

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。     

一种大数据量森林场景组织及其实时绘制方法

针对森林场景建模的复杂性和大数据量等特点,并在对比分析各种场景组织算法的基础上,阐述了采用八叉数结构（Octree）来组织森林场景的流程,提出了层次包围盒＋线性边缘检测的预裁剪算法,并将该算法应用于大数据量森林场景的实时绘制;文中还对实验结果进行分析,得出了八叉树结构对场景不同划分深度对绘制效率影响的规律。实验结果证明层次包围盒＋线性边缘检测的预裁剪算法的具有实用性和通用性等特点,特别适合均匀分布的场景数据的组织和实时优化绘制。     

大规模地形动态快速绘制技术研究

大规模地形的快速绘制是目前的研究热点,如何有效地进行地形数据组织及模型简化,关系到渲染的速度和效果。为解决这个问题,结合现有算法提出了一种基于灵活简化准则的分块连续LOD模型构造算法,以及相应的模型预裁减调度绘制算法,将大规模地形转换为小块地形进行处理,并利用视点运动的连续性和前后帧的相关性,管理调度细节层次模型。实验结果表明,该算法有效地解决了绘制速度与质量之间的矛盾,较好地实现了大规模地形场景的实时快速漫游。     

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.     

基于测量数据的红外场景生成方法及实现

提出了一种新的三维红外场景生成方法，该方法绕过了传统方法中复杂几何体红外辐射场计算这一技术难点，使用实际测量数据描述辐射分布，克服了传统方法生成图像不够自然、不够精确的缺点。基于这一思想，对该方法的原理和关键技术进行了讨论，并利用可编程流水线技术对该方法进行了实现，给出了最终生成的结果图像。最后，讨论了该方法的优缺点，指出了尚须完善的环节和改进方向。     

一种大规模草地的建模与实时绘制技术

大规模草地的建模与实时绘制技术是三维场景可视化的重要组成部分，通过利用草丛模型构建草地，提出基于四叉树的草地模型表示方法，该模型表示方法能大幅度的降低草地模型的复杂度和数据量；同时，基于此模型，在实时绘制时以草丛为单位，利用两草丛间的距离在屏幕上的投影对草地模型进行动态简化，从而大幅度的减少所需绘制的多边形数量，提高草地的实时绘制速度。     

树叶真实感实时绘制方法的研究与实现

现实世界中的物体或多或少会有半透明现象,树叶就具有很明显的半透明特性,并且树木的真实感很大程度上决定于树叶的逼真程度,因此对于树叶半透明效果绘制的研究是很有必要的。然而,树木上的叶片数量很大,对其进行具有叶片半透明效果的高度真实感绘制计算复杂度高,很难达到实时。实现了一种基于半透明纹理的叶片半透明效果的绘制方法,通过预计算,并结合基于GPU编程技术,大幅度提高了绘制速度,实现了对具有半透明叶片的树木的真实感实时绘制。此外,通过阴影的绘制进一步提高了真实感效果。

Abstract：

In the real world, objects are translucent more or less. For instance, the tree leaves have translucent properties. Moreover, the visual reality of trees largely depends on the leaves, so it’s significant to study the rendering of the leaves’ translucent effect. However, most trees have large number of leaves, which makes it extremely difficult to realize the real-time rendering of the tree with translucent leaves since its high time complexity. Semi-translucent effect of leaf was realized based on semi-translucent texture. In addition, using pre-computing combined with the programming technology of GPU, the rendering process was greatly speeded up. Finally, realistic real-time rendering of the trees with translucent leaves was realized. Moreover, shadows were rendered which further improved the visual effects.     

大规模VRML虚拟场景的快速浏览算法

对大规模VRML虚拟场景的优化方法进行了深入讨论,提出了一种简单的大规模VRML虚拟场景模型的快速浏览算法。通过建筑物位置和浏览者当前视点位置的判断,动态地调入和调出相关建筑物模型,仅仅将浏览者可见的视觉圆域内的建筑物调入VRML浏览器。该方法简单易行,不仅可以明显地提高大规模VRML虚拟场景的动态绘制速度,同时又大大地减少了浏览器对虚拟场景的下载时间。     

列车接发与调度指挥实时仿真培训系统

在铁路线的一个调度区段内,列车的活动涉及到区间运行、车站接发车及调车作业和调度指挥多方面的环节,并通过列车运行将相关各作业环节紧密联系在一起。为了能安全、正点、高效地按照运行图组织列车运行,要求车站行车人员和分局调度人员不仅能熟练操作设备以办理各项作业,而且必须团结协作,密切配合,科学迅速地进行计划与决策。利用计算机仿真技术、网络技术和多媒体技术开发的“列车接发与调度指挥实时仿真培训系统”提供了一个铁路运输调度区段内列车运行及其组织的计算机仿真实验环境,在实验室内构造出虚拟的铁路行车生产现场,并…     

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。     

一种协同渲染环境下的场景管理策略

随着计算机图形学和虚拟现实技术的发展,场景的实时渲染逐步成为计算机图形学中一个令人关注的重要问题,而各种高沉浸感虚拟现实环境的出现使得多场景的协同实时渲染成为必要。因此,为实现多场景的协同实时渲染,提出并实现了一个协同渲染环境,并对其中采用的场景管理技术进行研究,采用八叉树和场景树相结合的方法对场景中的静态和动态实体分别进行管理,以此为基础,实施了场景管理与绘制相分离的策略。实践证明,利用这种场景管理的思想,结合通信机制,能实现多场景间的协同实时渲染,从而验证了这种场景管理思想的有效性。     

一种加速复杂场景绘制的可见性判断算法

论文研究了基于微机平台的复杂场景实时生成的关键技术,采用面向对象技术构造了虚拟场景的树型层次组织,提出了基于三维地形的场景空间层次包围盒构造方法,基于空间层次包围盒进行快速可见性预判断和LOD层次计算,实现了一个基于微机平台的复杂场景实时生成系统,并应用于虚拟战场的实时仿真。     

可漫游的虚拟场景建模与实现

虚拟现实是现代仿真技术的一个重要发展方向,在城市规划、环境保护、战场模拟、作战训练中可以很好地辅助决策。构造可漫游的虚拟场景是虚拟现实中最基本的、必不可少的一个环节。论文在简单介绍了构造虚拟场景的一般性步骤后,重点讨论了地形、天空体、地物地貌、自然现象等关键技术及漫游控制与漫游辅助工具的实现等。实践证明,所实现的虚拟场景在实时性与真实感方面均取得了不错的效果。     

基于图象的动态场景绘制技术

传统的基于图象绘制技术研究主要集中于静态场景的绘制,当场景中有流水,钟摆等运动对象时,绘制效果就难以令人满意。近年来,动态场景的绘制已日益成为基于图象绘制的一个新的研究热点。在深入阐述了基于图象绘制技术的基本概念和各类方法的基础上,着重探讨了当前在动态场景绘制技术方面的研究进展以及目前各类动态场景绘制方法中的有待研究的问题和不足之处,并提出了解决这些问题的思路。     

支持并行渲染的虚拟现实开发平台

高性能3D图形卡的发展使得基于PC集群的高分辨率沉浸式虚拟现实(VR)环境开始普及.通过对OpenGL渲染流水线的并行性分析和研究,提出并实现了一个并行虚拟现实开发平台(PVRDP)体系结构,并对平台的关键实现技术,如分布式场景树管理、负载平衡、离屏渲染、渲染资源管理等进行了研究,该平台基于普通PC集群和千兆局域网实现了海量多边形模型的实时并行渲染、输出图像的融合与校正处理.应用表明,PVRDP能够显著降低各类虚拟现实应用系统的开发复杂度,可支持低成本、高性能的沉浸式VR环境.     

一种支持实时地景仿真的数据调度策略

复杂场景的实时绘制是当今图形学的研究热点。针对大型场景的实时绘制,本文提出了一种基于Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ结构的分布并行绘制模型,详细介绍了与模型对应的基于视点的场景数据动态分块策略和动态调度策略,并利用场景数据空间位置的相关性将１＋８＋１６的动态调度策略简化为１＋３＋５策略和１＋５＋９策略。在多武器平台综合防空体系的开发中,应用本文提出的绘制模和数据调度策略,并结合基于视点的ＬＯＤ模型的生成     

面向虚拟环境的场景管理关键技术及其实现研究

研究面向虚拟环境的场景管理关键技术并加以实现。构建了一种能有效描述大规模虚拟环境的场景图和基于该场景图的场景二叉树(SBSP)，以此为基础，实施了场景管理与绘制分离策略。提出一种基于多线程入口的大规模虚拟场景的实时调度方法，该方法由入口根据化身的运动对空间进行实时调度，能避免传统调度方法的复杂的多线程通信。以上述关键技术为核心，利用OpenGL和C 开发了虚拟环境原型InteVRl．0，该系统可实现大规模虚拟环境的场景管理和实时漫游。