三维图形空间中远距离对象的近似表现方法

三维图形空间中的漫游是虚拟现实领域中一个很有研究价值的课题。但是目前的算法对计算机的软硬件要求较高,而且即便如此,也很难达到实时漫游的要求。实际应用这些算法时,需要以牺牲图形质量或帧率作为代价。纹理虚墙及其球面和柱面扩展是结合人类视觉特点提出的,用于近似表现交互式虚拟环境中远离视点对象的方法。虚拟边界将空间分割成若干区域,视点所在区域内的对象按三维模型绘制,其余对象由其投影在虚拟边界上的纹理图表达。漫游者的视点移动时,三维空间中各个对象的表现方法也随之调整。这种纹理虚墙方法及其球面和柱面扩展大大降低了表现三维环境所需的计算量和对硬件的要求,能够达到很好的“图形”质量和很高的帧率,总体上改进了在三维图形空间中的漫游效果。     

行星际视景仿真的视点控制研究

行星际空间的视景仿真具有:空间范围广、可视化对象描述复杂、涉及的坐标变换关系多、空间位置分布分散的特点.利用Vega Prime的树型场景构建机制、灵活的坐标系建立机制、视点控制机制和环境效果控制机制,设计了一种在虚拟广阔场景中的视点控制方法.该方法可以迅速、便捷的定位到用户想观察的位置,灵活的实现参考坐标系变换,且具有较高的通用性和实用性,经较少修改即可移植到其它可视化场景.     

基于视点细分的层次细节模型及其在虚拟内窥镜中的应用

构造了一个基于视点细分的层次细节模型，并将其应用在虚拟内窥镜中。该算法首先对原始模型层次化简得到基网格，然后通过参数化建立原始网格与基网格之间的映射关系，并采取与视点相关的细分来重采样。在视点原则的实现过程中，我们通过八叉树建立了视点变化的索引，并利用了动态变化的相邻模型间的可重用性。实验表明，该算法效率高、数据结构简单、易于实现，可以满足虚拟内窥镜实时绘制的要求。     

虚拟全球战争空间仿真体系结构与相关问题研究

目前,我们以人工生命的方法开发了若干演化仿真模型系统,它们分别描述了虚拟全球战争空间的国际政治、经济、社会和军事等几个重要的子空间。我们将在这些模型系统的基础上构建基于人工生命的虚拟全球战争空间仿真系统,实现各个子空间之间的交互,同时提供多层次、多视角、多模式的仿真观察与分析工具。对虚拟全球战争空间仿真系统的体系结构、关键问题和解决思路进行了初步的探讨。     

虚拟发射装置在投影系统中的定位方法研究

针对现有技术的局限性,提出了一种在三维空间中确定一个物体相对于投影平面的空间六个自由度的方法。阐述了基于激光发射和图像识别的定位技术,采用虚拟发射装置向已知投影平面发射多束激光,通过已标定的摄像机拾取光束在平面的投射图案并计算投射点的位置,进而计算虚拟发射装置相对于平面的位置姿态,对影响定位精度的因素进行了分析。该技术在虚拟消防训练以及虚拟射击训练系统中得到了应用。     

空间虚拟探测技术及其发展趋势

首先介绍了空间虚拟探测技术的特定含义,并论述了其与编队飞行的关系。以成像雷达为例,阐述了空间虚拟探测的理论基础,重点介绍了空间分辨率与空间频谱关系原理和稀疏阵成像原理,同时提出了空间虚拟探测技术发展的几项关键技术。最后对空间虚拟探测技术的发展和广泛应用作出展望。     

基于高阶累积量的空间特征估计方法及其应用

以均匀直线阵为基础,提出了一种基于阵列输出四阶累积量的信号空间特征估计方法,并将其用于相干多径环境下的多用户信号空间特征的估计。利用阵列输出四阶累积量构造了一种空间特征矩阵,证明了对其作特征分解可以得到各用户的空间特征。然后在空间特征估计基础上,结合前向/共轭后向空间平滑技术对相干多径的波达方向(DoA)进行了估计。该算法是一种不依赖于信号具体特征的全盲估计方法,适用于任意加性高斯噪声,且各DoA与信源自动配对。理论分析和仿真结果说明了算法的有效性和稳健性。     

用未定标相机构造三维模型

我们提出了一种新的基于图象的造型方法。与传统的需要精确定标的体积建模方法不同,这种方法只需要弱定标。这种方法有三步,首先是灭点进行摄像机定标,然后用空间雕刻算法得到三维模型,最后用视点相关的合成方法改善结果。     

一种高效的实值权均匀圆阵去相干波束形成算法

提出了一种未经相移只采用实值权的均匀圆阵的去相干波束形成算法.均匀圆阵在模式空间中被转换为一虚拟线阵,利用此虚拟线阵的特殊阵列模型结构可构造一特殊矩阵,使其秩只与信源个数有关.该特殊矩阵的虚部所张成的空间包含干扰信号子空间,所以得到干扰信号子空间的正交补空间.利用此干扰信号子空问的正交补空间可以构造出一实值权向量.该算法不需空间平滑就可以抑制相干干扰,较传统的空间平滑算法具有更小的计算量,且在小快拍数下就能收敛且性能稳定.仿真结果显示出算法的有效性.     

基于四元数矩阵的谐波信号多参量联合估计

针对许多应用场合中存在的谐波多参量联合估计,提出一种基于四元数理论的谐波多参量联合估计算法。该算法首先通过对原信号模型的变换构造一种新的四元数模型,同时构造该四元数模型自相关函数;然后构造该四元数模型自相关函数的Toeplitz矩阵,并对其进行分析,提出谐波信号多参量估计的核心是充分利用四元数建立信号各参量之间的相互约束,以提高参量估计效果;最后利用四元数右特征值分解方法,构造基于四元数的噪声子空间,用四元数MUSIC方法联合估计原信号的多参量。仿真实验说明该方法在信噪比较低时,较经典方法能更有效提取谐波的多个参量。     

空军战役过程推演系统的想定生成设计与实现

介绍了一个用于空军战役过程推演仿真系统的想定开发系统。该系统主要包括战场环境生成、武器装备信息管理和想定编辑子系统。该系统以Sim2000建立的模型类为基础，根据模型类信息建立战场目标，生成战场环境，并支持作战任务的规划，最后本文给出了该系统的设计与实现。     

虚拟殷墟博物苑的三维展示技术

介绍了使用VRML网络语言搭建虚拟殷墟博物苑的实现方法和应用技术。所搭建的虚拟博物苑是一种360°全视角的三维立体模型,用户通过互联网就可以直接对殷墟博物苑及其收藏甲骨进行全方位立体考察。所采用的主要技术包括虚拟展示技术、虚拟导游及游客技术、拾阶而上的仿真效果及其多媒体展示的同步触发实现等。该方法所搭建的模型可用于数字考古以及虚拟旅游的三维实现。     

舰载光电跟踪系统的虚拟仿真系统研究

针对舰载光电跟踪系统训练中存在的缺乏目标跟踪环境的实际问题，首先，介绍了国内外虚拟仿真技术在武器系统训练中的应用，其次，介绍了舰载光电跟踪系统的虚拟仿真系统的功能；第三，提出了虚拟仿真系统的总体设计方案，最后，说明虚拟仿真技术是人在回路仿真训练系统研制中新的有效手段。     

基于立体场景的人控交会对接仿真研究

传统的人控交会对接主要通过观察摄像机产生的十字靶标图像来完成,容易造成人的视觉误差,从而导致手动对接失败。结合图形学理论和虚拟现实技术构建的人控交会对接仿真系统为航天员实时提供逼真的虚拟立体场景,通过各种任务想定对航天员进行飞行任务训练。在实验过程中,航天员通过立体眼镜观察虚拟场景中飞行器的飞行状态,同时操作控制手柄改变飞行器的位置和姿态进行手动对接训练。通过不同的对接实验参数设置,航天员可以反复进行不同条件下的对接训练,而不需要执行空间飞行任务。实验结果表明基于立体场景的人控交会对接训练有较高的成功率。     

9自由度会聚双目立体视觉的虚拟飞行导航

提出了具有9自由度的会聚双目立体视觉模型用于虚拟场景的成像变换，导出了用虚拟场景点的世界坐标和会聚双目立体视觉模型的9自由度变量表示的左、右双目虚拟摄像机的成像公式，求出了9自由度会聚双目立体视觉模型的左、右双目成像的视差与场景点深度信息的关系及相应的计算公式，并将建立的会聚双目立体视觉模型用于CGF飞行武器的导航和躲避障碍物算法。     

世界空间站的发展

空间站的诞生,特别是永久性空间站的建立,将会引起人类社会在众多方面发生重大而深刻的变化。本文论述了各种空间站概貌,如组成、构型、关键技术和未来发展。     

虚拟人情绪向量和表情向量的合成

虚拟人的面部情绪表达是一个令许多学者感兴趣的研究领域,以往的研究多偏重在人脸数据的获取和面部局部运动的生成方面,尚没有情绪合成的一般性数学模型。首先,提出了情绪向量空间的概念,人的情绪状态可以转化成情绪向量空间中的一个情绪向量,情绪向量可以通过基本情绪向量来计算。其次,建立了表情向量空间的概念,人的表情可以转化成表情向量空间中的一个表情向量,表情向量可以通过基本表情向量来计算。再次,建立从情绪向量空间到表情向量空间之间的映射,表情动画是通过情绪状态和情绪映射来实现的。最后,在微机上进行了初步的实验,利用6个基本情绪状态来计算情绪合成。     

基于天基发射源的SISAR全息信号表示及其成像方法

针对地基双基地前向散射栅栏雷达只能探测低空飞行器且侧影轮廓像不能直接表现目标侧影等问题,提出利用天基发射源组成天基阴影逆合成孔径雷达（shadow inverse synthetic aperture radar, SISAR）,分析了天基SISAR在探测高度、探测效果及成像上的优势。在地基SISAR侧影成像原理的基础上,重新定义了坐标系统,推导了天基SISAR下目标全息信号的公式。分析其成像原理,提出在小衍射角条件下,目标顶部轮廓与目标全息信号之间实际上是经过幅度压缩后的傅里叶变换关系。仿真实验证明了目标顶部轮廓与目标全息信号关系的正确性。     

基于CDT空间剖分的虚拟角色全局路径规划

针对大范围复杂虚拟城市环境中虚拟角色的自主导航问题,研究了虚拟城市环境的环境建模以及基于层次道路图的改进A*算法。用自适应剪切平面切割三维地物几何模型,把三维城市空间投影到2D平面空间,利用约束Delauny三角化方法剖分城市自由空间,通过调整约束边的长度调整提取道路图的精度,并构建顾及地形起伏特征的层次道路拓扑图;为适应基于层次道路图的路径搜索,对传统A*算法进行了改进。实验结果表明:该方法可以快速完成虚拟角色在虚拟城市环境中的全局路径规划,且环境建模需求空间小,路径搜索效率高并顾及了地形环境的起伏特征。