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。     

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。     

虚拟现实中基于图像绘制虚拟场景技术综述

虚拟环境漫游系统 ,传统上是采用计算机图形学原理建模来绘制虚拟场景。这种方法需要费时费力的建模和昂贵的专用绘制硬件。绘制质量和场景的复杂性常常因为实时要求而受到限制。最近几年 ,基于图像的绘制技术渐渐引起人们的兴趣。与传统的几何绘制技术完全不同 ,它是一种通过实景拍摄获取图像来表示虚拟场景的技术。全面介绍了基于图像绘制虚拟场景的发展历史、现状以及应用前景。深入地论述了所采用的方法和相关问题。     

图像和建模相结合的虚拟场景绘制技术研究

虚拟现实的基础和核心是虚拟场景的构造与交互操纵。有两种方法实现基于微机的虚拟场景：图像的方法(Image-Based Method：IBM)和建模的方法(Model-Based Method：MBM)，这两种方法各有其优缺点。基于图像的方法虽然逼真性和实时性都很好，但只能实时浏览，而不能实时操纵；基于建模的方法虽然支持实时操纵，但其真实感较差。文中在分别研究基于图像、基于建模虚拟现实理论与实现方法的基础上，充分发挥基于图像方法和基于建模方法各自的优点，实现了图像与建模方法相结合的虚拟场景系统。文中介绍了系统的结构、功能、典型实例以及若干关键技术。     

圆柱面深度图像变换的仿真与实现

基于图像的建模与绘制技术,利用对二维深度图像的变换创建三维真实感场景,将一种双投影方式的圆柱面深度图像变换的算法,在Matlab上进行仿真,利用Simulink进行面向FPGA硬件的系统建模和模块化实现.通过在FPGA搭建的硬件平台上进行物理验证,实验结果得到了提升的绘制速度与良好的图像质量.     

混合场景绘制的光照一致性研究

光照计算是真实感图形绘制的重要的研究问题之一,调整光照效果是增强真实感效果最关键的一步,特别是在基于几何与图像混合绘制的系统中,调整图像的光照适应当前虚拟环境的光照是一个复杂的过程.利用三维模型在GPU中的绘制流程,在混合场景绘制系统中,提出了一种简单的光照一致性方法,生成虚拟场景绘制系统中动态光照下的图像模型,图像的光照随着虚拟光照环境的改变,与几何模型的光照具有一致性.     

虚拟奥运博物馆中的场景建模

,分布式虚拟现实技术逐渐发展成熟,并成功应用到各个领域.结合虚拟奥运博物馆项目.对系统实现过程中的建模技术进行了讨论,着重介绍了虚拟场景的构造、实现,以及如何针对实时绘制进行建模过程中的特殊处理,并给出了一些实验结果.     

基于模板的可视化场景编辑器

将虚拟现实技术应用于科技展示领域,可以使科技展品具有更好的沉浸感、交互性、趣味性和教育性。由于虚拟现实类科技展品的需求量日益增加,且虚拟场景的变异性较大,因此为了提高生成场景工作的效率、降低编写生成场景代码的难度,基于面向科技展示的虚拟现实仿真平台AndShow_VRToolKit,将模板思想融入到场景组织模式——场景树,设计并实现了生成场景的集成开发环境——场景编辑器。在其中对声音、实体、灯光等节点模板进行组合、配置和管理,然后生成包含场景信息的场景描述模板文件,系统通过读取模板文件并再现最终的虚拟场景。实践证明了基于模板的可视化场景编辑器的应用价值。     

高临场感和自然交互性的分子可视化教学系统

介绍一个面向分子可视化教学的虚拟现实系统。系统基于多投影无缝拼接技术提供了具有高度临场感的虚拟环境，使学生沉浸在虚拟的分子、原子模型结构中学习生化分子的有关知识。学习者不仅可以带上立体眼镜，观察到高度真实的三维立体分子结构，而且可使用6自由度触觉，力觉反馈设备对分子模型进行自然直观的交互操作，获得操作真实物体的效果。文章主要介绍系统硬件构成、多投影无缝拼接、触觉交互技术、分子可视化以及分布式绘制等方面的内容。     

河姆渡遗址博物馆虚拟展示系统的研究

中国拥有很多面向公众的文化博物馆,但人们却很少再次光顾这类博物馆,如何开发博物馆的资源具有重要的社会意义.随着互联网三维技术的发展,在博物馆领域中应用虚拟现实技术已经成为一个热门的话题,人们迫切希望从虚拟博物馆中获取更多的三维信息.通过对位于中国宁波市的河姆渡遗址博物馆的实际调研,提出一种利用虚拟现实技术开发河姆渡遗址博物馆资源的方法,采用3DS MAX绘制了河姆渡遗址博物馆的三维场景,并在微机上采用VRML语言实现了一个三维漫游系统,初步的结果表明,虚拟现实技术可望为文化展示提供一种新的手段.     

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。     

基于浮雕纹理贴图的复杂模型快速显示

提出了一种采用浮雕纹理贴图技术对复杂网格模型进行快速显示的方法,采用虚拟拍照方法生成原始模型相应的浮雕纹理,将原始模型简化成六幅浮雕纹理和一个长方体。该方法与传统的计算三角片面的投影方法相比在速度上有很大提高,且显示速度与生成的浮雕纹理的分辨率有关,而与原始模型的复杂程度无关。     

混凝土坝浇筑过程建模及绘制方法

随着虚拟现实技术的发展,三维仿真系统作为一种全新角度的管理方法和技术手段在工程进度管理中起到越来越重要的作用。提出了一种对混凝土坝浇筑过程进行建模以及仿真的方法。对大坝整体模型进行三维裁剪来得到不同浇筑时期大坝的模型,不同于以往工程仿真中对不同时期分别进行建模的方法。并基于Shader Model 4.0构建了实时绘制框架,提高仿真效率。基于上述方法设计实现了一个混凝土坝浇筑过程仿真系统。仿真结果验证了提出的方法可以满足工程需要。     

基于力反馈的虚拟示教式机械手臂装配路径规划方法

根据力反馈设备PHANToM(R)和6自由度机械手臂结构的相似性,构建了一个基于PHANToM关节驱动的6自由度虚拟机械手臂模型,为了使该虚拟机械手臂模型具有力反馈的功能,提出了一种基于机器人运动学分析的空间匹配方法.基于该虚拟机械手臂模型,提出了基于力反馈引导的虚拟示教式机械手臂装配路径规划方法,该方法通过人工势场法计算反馈力,操作者可以通过操作力反馈设备PHANToM来控制虚拟机械手臂的运动,在反馈力的引导下结合操作者的经验和决策能力以虚拟示教的方式完成装配路径的粗略规划,使用基于距离准则的单端搜索法和人机交互方式对粗略路径和装配零件的姿态进行优化,最后通过动画的形式模拟机械手臂的装配过程,以供用户对该路径进行评价.     

基于虚拟现实的水电工程施工动态可视化仿真研究

针对水利水电工程施工动态仿真的复杂性，基于虚拟现实技术，采用高效的图形渲染引擎，进行物理系统的模拟，展现出具有真实感的可实时交互的虚拟场景，并将系统仿真信息与图形紧密结合起来，为水利水电工程的设计、管理提供一种全新的环境，为决策者提供更科学、直观的依据。     

虚拟物体的力/触觉模型及再现技术研究进展

虚拟物体在受力作用时的形变建模是虚拟环境中力/触觉人机交互的关键.分析了虚拟物体的力/触觉模型及再现技术的研究难点.介绍了当前六种有代表性的力/触觉模型:自由式形变模型、3D ChainMail模型、弹簧-质点模型、有限元模型、Shape-Retaining Chain Linked模型、长单元模型,并在此基础上对这些模型的优缺点进行了比较.最后对力/触觉模型及再现技术的发展趋势进行了展望.     

基于Perlin噪音绘制云的方法

天空中的云对于构造逼真的室外虚拟环境是必不可少的。如何对云进行建模和绘制是计算机图形学研究的热点问题。本文首先详细介绍了Perlin噪音的概念和生成方法，并以此为基础绘制出3D云的图像；然后论述了使用所绘制的云的图像，运用基于图像的绘制技术在3D虚拟环境中实时绘制云的方法，我们生成的云的位置和方向能够随用户漫游时视点的变化而变化。     

虚拟物体力/触觉交互算法的研究进展

虚拟物体在受力作用时的力/触觉交互算法是虚拟环境中力/触觉人机交互的关键。分析了虚拟物体力/触觉交互算法的研究难点。介绍了当前十一种有代表性的力/触觉交互算法,并在此基础上对这些算法的优缺点进行了比较。最后对力/触觉交互算法的发展趋势进行了展望。     

实时力觉交互中的虚拟力计算及渲染方法

虚拟力计算和渲染是虚拟现实力觉显示系统的核心技术。针对人与虚拟环境通过工具进行接触交互的任务,讨论了提高力觉显示逼真度的方法。静态物体采用三角片模型,运动的虚拟工具采用质点模型。用均匀划分包围盒方法和基于三角片元素拓扑关系及最短距离迭代的方法,分别解决虚拟力计算的碰撞检测和碰撞响应问题。针对物体几何特征逼真度显示给出了渲染判据,实现了逼真度和稳定性的矛盾折衷。基于力觉交互设备Phantom,开发了力觉仿真系统平台,通过感知具有典型几何特征的物体形状,验证了虚拟力计算和渲染方法的有效性。