基于网格服务的三维城市模型的可视化研究

对三维城市的建模方法进行了讨论，提出了一种网格环境下基于SOAP（Simple Object Access Protocol）消息包的三维空间数据表达方法，并通过动态网格服务的方式为客户端的三维可视化提供数据源，通过解析SOAP消息包便可得到三维可视化所需的矢量数据、属性数据以及纹理数据等，再通过Java和Java3D技术实现城市模型的三维显示和客户端的交互操作。最后，在Globus网格环境下给出了基于网格服务的三维城市模型可视化的实验例子。     

一种全特征递进网格模型生成算法

递进网格模型可用于实现层次细节模型、网格模型的递进传输等。文中提出并实现了一种支持全特征的递进网格模型生成算法。该算法可生成带有颜色、纹理等附属信息的递进网格模型，且所占空间小，运行速度较快。     

多面体三向DEXEL模型与布尔运算

提出了一种多面体的DEXEL化算法及一种三向DEXEL模型。与单向DEXEL模型相比,三向DEXEL模型能更精确地表示一个型体。在同一三向DEXEL模型空间,实现并、交、差布尔运算。将三向DEXEL模型用于飞机复合材料零件设计,设计了蜂窝结构、方管、圆管结构。在Java2.0与Java 3D环境下编程,实现并验证了所有算法。     

一种基于IMM方法的气囊折叠参数化设计的应用

为提高驾驶员侧环向折叠气囊模型的生成效率,开发了基于IMM算法的参考网格模型和映射网格模型自动生成程序。程序在VC＋＋环境中开发,对模型实现了基于气袋直径、折叠次数、折叠环间距和网格密度等参数的参数化设计,并通过算例对建模过程和映射算法进行了验证。结果表明此程序能够快速、准确地生成参考网格模型和映射网格模型。极大地缩短模型生成时间,同时保证有限元网格的均匀性和参考网格与映射网格的对应。     

基于UG_OPEN的边界面法CAE模型边界条件可视化算法

针对边界面法分析模型前处理过程中边界条件的加载,提出了一种基于UG/OPEN的可视化算法。算法首先利用UG系统中几何模型的边界表征数据,在参数空间生成背景网格以及计算显示点的坐标,然后再映射到三维空间进行图形显示,映射后能够保证几何信息的准确性。该算法不仅实现了与UG系统的无缝连接、载荷和位移约束条件的自动显示,而且有利于实现CAD和CAE模型的一体化。     

一种大规模地形的高效绘制算法

大规模地形的实时可视化是仿真和虚拟地理环境系统的重要问题。文章提出了一种基于规则网格的视点相关的地形模型实时生成及绘制算法。该算法采用类似于纹理多重映射的技术,以屏幕误差作为细分的依据,通过基于地形小块的自顶向下的细分来实时生成地形连续LO D模型。在PⅣ1.7G、集成显卡、256M B RAM的硬件平台上,本算法可实现对257×257个采样点地形的实时漫游.实验表明,该算法具有较低的时间、空间开销,适于大规模地形的实时可视化。     

基于群论的柏拉图立体着色方案三维模型构造

提出用柏拉图立体的空间旋转群来完成柏拉图立体着色方案三维模型构造的思想,解决与对称性直接相关的着色方案三维模型的构造问题;提出一种柏拉图立体旋转群群元新的分类方法;提出群元抽象对称性、局部色数和饱和色数3个新概念;提出对抽象对象进行抽象着色方案的构造,然后再将抽象着色方案映射到具体的轮换上,最后映射到三维模型空间去的构造方法,设计了实现该方法的算法,并用Visual C++6.0和Direct 3D实现了算法及三维模型可视化.软件运行结果验证了所提出的方法及算法的正确性.     

语义虚拟环境本体可视化模型的研究

当前信息可视化所面临的一个瓶颈就是,需要一种模型来把场景图形内容和特定领域的语义信息进行有效集成,使用户可以有效地解释个性化可视化信息。基于X3D标准以及本体用本体描述语言OWL描述X3D标准,构建了一个X3D标准本体和一个映射本体来实现X3D标准本体和其他具体领域本体之间类和属性的映射,以达到丰富虚拟场景语义的目的。基于X3D标准本体和映射本体设计了语义虚拟环境本体可视化模型,从而为具体领域本体实现可视化提供了一种方法。实验结果证明了该模型的可行性。     

基于J3DV的数据库可视化技术研究

本文介绍一个基于Java3D的数据库可视化工具J3DV,J3DV通过将数据源和可视化工具的集成,成功地解决了目前很多可视化工具所面临的数据管理中存在的问题。J3DV利用两级映射将原始数据转换为中间数据,再根据中间数据生成和显示三维图形,图形的生成过程采用了双层缓存技术,取得了很好的输出效果。     

三维地质界面网格模型构建算法研究

三维地质模型主要包含地质构造模型和地质属性模型。提出一种局部映射-边界控制的曲面三角化网格模型构建算法,与映射法相比,减少三维空间点映射到二维平面的计算过程,避免因多点到一点的映射关系而生成错误的三角化网格模型。基于地质测量数据特点,原始地质数据经处理后采用点集合形式表示,基于点集数据构建三维三角化网格模型,模拟地质界面的展布形态,控制三角网格质量。采用两种网格边界控制方法,在有边界约束数据和无边界约束数据条件下均能自动更新地质界面三角化网格模型边界。基于断层点数据集测试并展示算法构建的三维三角化网格模型可视化效果,通过断层面三角化网格模型能够反映断层面之间空间位置关系。     

基于自动机的Java信息流分析

面向Java的信息流分析工作需要修改编译器或实时执行环境,对已有系统兼容性差,且缺乏形式化分析与安全性证明。首先,提出了基于有限状态自动机的Java信息流分析方法,将整个程序变量污点取值空间抽象为自动机状态空间,并将Java字节码指令看做自动机状态转换动作;然后,给出了自动机转换的信息流安全规则,并证明了在该规则下程序执行的无干扰安全性;最后,采用静态污点跟踪指令插入和动态污点跟踪与控制的方法实现了原型系统IF-JVM,既不需要获得Java应用程序源码,也不需要修改Java编译器和实时执行环境,更独立于客户操作系统。实验结果表明,原型系统能正确实现对Java的细粒度地信息流跟踪与控制,性能开销为53.1%。     

A real-time 3D motion planning and simulation scheme for nonholonomic systems

We propose a new motion planning and simulation scheme for nonholonomic systems in this paper to provide a practical solution for these application problems taking into account of real-time obstacle avoidance and the continuous curvature path generation simultaneously in 3D unknown environment. The proposed motion planning and simulation scheme generates the motion path using a new universal Euler spiral generation algorithm, which is locally optimal based on perceived points of view. The generated Euler spiral solution can be non-symmetrical and easily implemented while maintaining a C² continuous. It is therefore more flexible and powerful in dealing with dynamic situations in real-time, compared with current symmetrical Euler spirals solutions. Real-time solutions are particularly important in navigation in unknown environments. The universal Euler spiral algorithm proposed displays a smaller maximum curvature value and smaller mean square curvature value than the conventional symmetrical algorithm in tested cases. Another significant contribution of our work is the new motion planning scheme which extend current 2D based motion planning into three-dimensional (3D) space. In this paper, we have conducted experiments and describe simulation results including 3D motion trajectory modeling for a flight simulation.     

具有随机化统计检验的聚类分析算法与网络实现

聚类分析是应用最为广泛的数学方法之一，但又被认为是数学上不严格的一类方法。主要原因在于聚类过程及其结果没有统计学标准。本文建立了具有随机化统计检验的聚类分析算法，用于对若干个样品进行有显著性标记的聚类分析。该算法由三部分组成：距离测度计算、随机化检验和系统聚类。在该算法中，有14种距离测度、三种系统聚类方方法及指标加权与否可供选择。样品之间的距离定义为：1-随机化检验的P检验值；两类间的距离若满足P检验标准则合并为同一类是统计上显著的、可接受的，否则就是不显著的、不可接受的。算法的特点是：用随机化方法进行差异显著性检验，使得对多种距离测度可进行严格的统计检验，随机化检验不需统计前提和假设，适用于各种统计问问题；用于差异显著性检验的随机化方法需要随机化数值为正整数值，适用范围过窄，用数值同步移位和平移方法可使之适用于实数域。算法用Java语言网络化实现，包含六个类和一个HTFML文件。可通过网络在多种Java兼容的浏览器上实现算法共享。根据水稻田无脊椎动物多样性的调查数据，本文对该算法进行了对比分析，并讨论了选择距离测度的一些原则和进一步研究的途径等问题。     

A new 3D visualization Java framework based on physics principles

Computer modeling is a powerful instructional tool which can be used to engage students in the design of physical models to describe, explain, and predict physics phenomena. Because implementing a model is difficult for researchers and teachers as well as for students, professionals almost always use discipline-specific code libraries to access a needed functionality in a platform independent manner. For example, although three-dimensional (3D) visualization is of great importance when displaying computer-generated data or showing complex motion, few users are prepared to deal with hardware accelerated video cards to graphically display a visualization. This paper describes a Java-based 3D framework which is based on physics principles. Our framework is defined using abstract Java interfaces that are implemented in the Open Source Physics (OSP) code library. The library contains a Simple 3D implementation that uses only the standard Java distribution and will run on any Java-enabled computer. This paper introduces a new implementation that makes use of Java 3D to improve both the performance and the appearance of implemented models. Examples are presented using both pure Java code and the Easy Java Simulations authoring tool and these examples are available through the ComPADRE OSP digital library.     

利用直线拟合估算光源色度

提出一种光源色度的估计方法,并在此基础上利用Specular-to-Diffuse机制去除高光.首先引入最佳分析窗口的概念,将此窗口中的像素归一化,投影到二维的Inverse-Intensity空间;然后利用模糊C均值聚类将上述空间中的数据分为3类;最后取其中2类作为候选高光像素,采用一维线性拟合得到直线的截距值作为估算出的光源色度.文中方法相对简单而且容易实现,实验证明非常有效.     

Jabiru: harnessing Java 3D behaviors for device and display portability

The aim of this paper is to use the Java 3D ConfiguredUniverse utilities to create a set of behaviors that we can integrate into existing Java 3D programs, as long as these programs use the ConfiguredUniverse. We call this behavior package Jabiru (Java 3D Application Behavior Immersive Virtual Reality Utilities). The Jabiru set of behaviors, accessible from a master menu, facilitates moving Java 3D applications originally created for desktop environments to immersive VR environments and vice versa. Jabiru also provides a six-degrees-of-freedom (6DOF) device emulator for a conventional mouse, meant to facilitate offsite testing of immersive VR behaviors on a desktop. The main focus of our work with a CAVE is in relation to bioinformatics, which has embraced Java and Java 3D as one of the choice programming environments. By creating this package, we help bring 3D graphics to both the bioinformatics community and the casual Java 3D developer or user. We discuss the design and implementation of Jabiru.     

基于Delaunay三角网的等值线绘制算法*

提出了一种快速构建Delaunay三角网算法（QGDTN）。在每次迭代中,该算法从点集P最左边的两点中,选取离凸边中点距离最近的一点与凸边构成Delaunay三角形,并加入三角网中,算法实现简单,且时间复杂度为O(n)。基于Delaunay三角网,根据三角形的各边上是否有等值点,用内插值法求出等值点坐标,跟踪、连接等值点生成等值线;最后,采用三次方Bezier曲线平滑等值线。实验证明,基于Delaunay三角网的等值线绘制算法是高效的,并且具有一定的实用价值。     

NURBS体的DEXEL化与布尔运算

NURBS曲面与NURBS体造型技术是目前复杂体造型的重要工具,但复杂体之间的布尔运算求交困难。将NURBS曲面围成的体与NURBS体体素化(VOXEL化)为由一系列平面凸四边形或三角形表示的体,通过DEXEL射线组群与四边形或三角形求交,实现NURBS体的DEXEL化。在同一DEXEL模型空间实现复杂NURBS体之间的布尔运算,所有运算是线性的。该方法可推广到在逆向工程中生成的由三角面表示的体。在Java2.0与Java3D环境下编程实现并验证了该算法,给出了一个机械零件设计实例。     

基于FPGA的Java处理器设计

针对Java技术在嵌入式领域的广泛应用,设计了一个适用于低端嵌入式设备的32位环境的Java处理器JPOR。该处理器由FPGA芯片实现,采用一种新的Java栈结构,指令系统简洁,可以直接执行Java字节码,能够对实时Java规范(RTSJ)提供有效支持。在Xilinx SPARTAN-3平台上通过了功能仿真,表明该Java处理器能够在低成本的FPGA芯片中实现。