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。     

基于Creator/Vega的空间目标视景仿真

模拟星空背景以及人造卫星动态飞行场景的真实感生成是计算机图形研究者面临的新课题,也是航天视景仿真中面临的重要任务.针对星空背景下人造卫星等空间目标的图像仿真问题,提出了一种基于Creator与Vega的动态场景生成方法.首先利用Creator绘制星体和人造卫星模型,然后根据亮星星表(BSC)利用Vega生成星空背景,并将人造卫星目标与星空背景合成,最终得到了可以任意时刻、任意角度及任意视场大小观察的空间目标动态场景.仿真结果表明,基于Creator/Vega的空间目标视景仿真取得了很好的效果,并为航天工程中小目标检测与跟踪的实时仿真提供了可行性的参考方法.     

台式飞行训练模拟器的视景仿真技术

为解决台式飞行训练模拟器的视景仿真问题,以真实地形仿真为基础,通过构造飞行仿真模型,利用二维图片视景展示、三屏同步和粒子爆炸效果等多重技术进行视景仿真.实践证明,该视景仿真技术能较好地再现飞行环境,与传统视景仿真方法相比,运行效率高、实时同步性好、模拟程度高,可满足飞行模拟训练的需要.     

基于Vega的飞行视景仿真系统设计

在飞行视景仿真的仪表建模中,专用仪表设计软件或Vega的仪表工具存在开发成本、显示效果及系统扩展性等不足。鉴于此,研究了基于Multigen Creator/Vega的复杂飞行仪表模型的建模方法,介绍了飞行视景仿真系统的模块化结构及开发该系统所用到的关键技术。在所给出的关键技术中,详细介绍了如何设计及驱动Creator软件建立的仪表实体模型以及开发基于Vega的视景驱动程序,并给出了相关的程序代码。阐述了在三维场景中,如何实现飞行模型的运动及仪表模型各模块的精确显示。该系统可以比较真实的模拟交互式的飞行过程,提供了一个通用的仿真平台。     

飞行仿真中三维云场景的渲染

云的建模和渲染是近年来计算机图形学领域的一个研究难点,在飞行视景仿真系统、计算机游戏、三维动画领域中有着广泛的应用.从建模方法、光照模型以及实时渲染3个方面对云景仿真进行研究.提出一种基于粒子系统的静态云建模方法,降低了建模的复杂度.采用云的多重散射光照模型加速了渲染速度,并且结合Impostor技术、Billboard技术实现云场景的实时漫游.仿真结果表明,生成的云层效果真实,具有良好的实时性,可在普通的PC机上流畅运行.     

改进的基于均值滤波的单幅图像去雾算法研究

雾天条件下采集的图像存在低对比度和低场景可见度问题,传统的去雾算法时间复杂度高、速度慢,无法应用于实时图像处理。为此,结合大气光特性提出一种改进的基于均值滤波的单幅图像复原方法。该方法以大气散射模型为基础,首先利用均值滤波得到准确的大气耗散函数;引入直方图修正机制下的自适应保护因子,更正明亮区域的大气散射函数;大气光采用效率更高的四叉树算法求解;最后由大气散射模型计算复原图像并进行图像的亮度调整,从而得到一幅清晰的无雾图像。仿真实验结果表明:该算法的场景适应能力强,复原图像色彩感丰富。与经典的去雾算法相比,该算法在保证去雾效果的同时,克服了导向滤波算法时间复杂度高、速度慢的缺陷。     

红外成像制导子弹弹道及视景仿真研究

分析了目前红外成像制导的视景仿真任务以及广泛采用的软件,决定使用卫星工具软件（STK）进行视景仿真。搭建红外成像制导子弹的数字仿真系统,进行六自由度全弹道仿真,再现红外成像制导子弹飞行的弹道特性。并且进行了红外成像制导子弹的视景仿真,再次验证了六自由度弹道仿真的结果。为了将红外成像制导子弹数字仿真结果直观的显示出来,有必要开发逼真的实时视景仿真软件,将飞行过程及飞行环境实时表现为可感受的虚拟场景和特效,以利于仿真人员直观快捷的对仿真结果进行分析、评判和决策。     

桥梁三维造型及其视景仿真

研究在计算机上实现桥梁三维造型和视景仿真的关键技术.以面向对象理论为基础,在VC 平台上结合OpenGL图形库开发仿真应用系统.根据桥梁结构的特点,确定以扫描法和参数化特征造型为桥梁模型的主要造型方法,半边数据结构为模型的数据结构.提出设计成果共享的3个层次,基于数据库的设计是共享的最高层次,建立标准构件数据库和常用数据构件库.研究结果表明:仿真系统能实现对场景真实感图形的绘制和实时漫游,为场景增加了材质、光照及纹理等效果;实现了漫游的平移和采用四元组表达的旋转控制.     

导弹飞行过程的虚拟现实

基于Vrmlpad软件平台,应用VRML开发导弹飞行过程仿真,通过交互界面的设计、三维对象的建模、模型的数据驱动以及视点的变化,建立了导弹的三维模型,制作了地形、天空等三维仿真场景,该系统能够实现导弹飞行的可视化仿真,可通过视景仿真终端从任意角度和距离观察导弹的飞行过程。     

面向对象的航海模拟器细节层次视景建模

视景建模是航海模拟器视景仿真研究的一个重点，复杂的三维航海场景建模和三维数据的管理是航海模拟器视景仿真中必须解决的问题，它是航海模拟器视景仿真成功与否的关键所在，为引提出了一种面向对象的航海模拟器三维视景模型的细节层次数据结构，讨论了基于这种数据结构的实时视景仿真系统的实现。     

视景仿真中液压挖掘机与地形的动态交互

液压挖掘机视景仿真系统通过采用ROAM算法动态管理和实时绘制地形网格,并利用Bezier曲面方法设定控制点的运动路径以逼近铲斗内土壤表面形状的方法,实现了液压挖掘机与三维地形的动态交互,逼真地实现了挖土和卸土效果的模拟。开发的视景仿真系统为驾驶培训人员提供了逼真的、具有高度沉浸感的虚拟内部操作场景,真实感强,具有极佳的交互性。     

视景仿真技术在地铁列控系统中的应用

分析了地铁列车运行控制仿真系统中的三维视景子系统,探讨了基于Creator／Vega软件实现的三维视景仿真在地铁列车运行控制仿真系统中的应用,从三维视景应用的可行性、场景模型的建立、视景仿真软件设计等方面对系统进行了分析．该视景仿真系统以PC机为硬件平台,已应用于北京地铁环线基于CBTC的实验线路的研究与开发,取得很好的效果．     

一种基于Web的三维实时显示飞行仿真的实现方法

提出了使用ActiveX控件技术实现基于Web的三维实时显示飞行仿真的实现方法。以无人机的三维实时仿真为例 ,分析了基于Web的三维实时显示飞行仿真软件的开发过程中三维模型的建立、网络通信、虚拟场景漫游等环节的关键技术 ,并给出相应的解决方法。通过实验 ,证明了这种方法是可行的     

空战实时仿真系统研究

为了评估空中作战对抗效能,建立了虚拟空战实时对抗网络仿真系统,给出了系统设计的思路、框架和功能,详细介绍了视景仿真系统的实现方法和关键技术,采用最小二乘拟合算法解决了仿真实体的轨迹不连贯,画面有抖动等现象;基于Vega仿真软件环境开发了战场中的各种复杂场景特效,解决了非视觉物理量的可视化问题,可在不同的场景环境下,动态演示导弹对相应目标的打击过程,包含特效、声音等各类仿真信息,画面流畅、系统稳定,具有良好的交互能力;利用Visual C 开发了视景仿真程序,解决了视景驱动和自动视点切换等具体问题。仿真结果表明视景系统可以实时逼真地演示虚拟空战作战过程,并给出了作战效能的直观评估。     

公路视景仿真模型

针对传统的三维动画评价公路与环境配合的手段已不适应公路交通发展的需要的状况,对公路视景仿真模型进行了研究。提出了公路视景仿真的研究思路,建立了基于B rep的公路三维视景管理模型,对视景仿真中的多层次细节模型、纹理映射技术进行了应用研究。该模型对公路实时场景的生成以及进一步建立公路仿真系统具有重要的作用,所讨论的算法,对改进渲染速度具有明显的作用。     

低能见度条件下助航灯光视景仿真

针对目前飞行模拟机对不同气象条件下机场助航灯光模拟较为欠缺的现状,使用逐点计算法建立了基于飞行员视觉的排灯光照数学模型,实现了助航灯及其光学特性的仿真。在分析粒子系统实现原理的基础上,基于OpenGL提出了一种在大型场景漫游系统中实时动态模拟降雪的方法。给出了跑道II类运行模式下基于飞行员视觉的不同程度的助航灯光降雪场景。仿真试验显示,使用逐点计算法建立的排灯光照仿真模型,能够真实地模拟机场各类助航灯具的光学特性,较好地实现了助航灯光在不同程度下着陆、离港全过程的真实降雪视景仿真。整个系统运行稳定,实时性良好,场景形象逼真。     

基于图形处理器的雾化渲染方法

提出了一种高效且逼真的雾效渲染方法。首先提出一个新的球形雾化渲染模型,采用基于密度积分的光线跟踪算法进行实时渲染,其次,运用柏林噪声实现雾的动态效果,根据基于物理的天空模型影响雾的颜色。最后使用高动态范围算法优化生成的图像。该计算使用图形处理器编程实现,运用渲染到纹理技术进行大气数据的预计算,减少程序运行时的运算量,满足实时系统对渲染帧率的要求。该方法适用于飞行模拟器等仿真漫游系统场景的渲染,并已成功运用到某飞行模拟器中。     

基于OSG的红外导引头视景仿真系统研究与实现

红外导引头视景仿真在军事领域中具有重要的应用价值。基于OSG(open scene graph)平台,利用目标与海洋背景的红外特征、大气的传输特性和探测器噪声,结合导引头作战使用功能,实现了一个参数可调的、基于海洋背景的红外导引头3D视景仿真系统;它能根据仿真场景的经纬度、仿真时间、大气及海洋温度自动生成导引头的红外视景,并实现搜索、跟踪目标功能。实验结果表明,系统帧速达60帧/s以上,能够满足实时性仿真的要求。     

基于HLA的航空兵场站飞行保障视景仿真系统设计

研究了应用HLA技术开发分布式交互仿真应用系统的方法,基于HLA开发工具Lab-Works、PRTI构建了航空兵场站飞行保障仿真系统的总体框架;利用建模工具MultiGen Creator、视景仿真工具Vega和VC 开发平台构建了航空兵场站飞行保障视景仿真系统,规划了视景仿真系统的各项功能单元,详细说明了视景仿真系统的工作流程与关键技术。     

虚拟漫游系统的研究

基于软件平台MultiGen Creator和Vega开发的虚拟场景漫游仿真系统．提出了视景节点的软硬件配置要求；论述了基于Creator的实体建模方法、基于Creator建模和Vega软件环境的天空效果生成方法、声音的调用、视景仿真软件的开发过程以及整体系统的实现等关键技术．仿真结果表明，该视景仿真系统逼真地演示出在虚拟场景中漫游的的过程，并且满足系统仿真的实时性要求．