OSG三维渲染引擎在变电站可视化中的应用

OSG三维渲染引擎是一系列的API函数集合,实现了三维场景图形的内存结构管理和绘制。针对变电站内设备种类多、结构复杂等特点,通过OSG三维引擎构建变电站设备的三维场景,采用内存结构优化和动态加载数据等技术,提高系统大数据量的处理效率。通过对变电站设备的静态和动态模拟,实现了三维可视化的变电站仿真培训系统和设备在线监视系统等,在实际应用中取得了良好的效果。     

虚拟现实中虚拟场景的建模技术

虚拟场景建模是虚拟现实技术中的关键技术之一 ,举例介绍分析了三种建模技术及其局限性 :基于图形渲染的建模技术充分利用计算机图形学技术进行虚拟环境的建模和渲染 ,交互性强 ,但计算量大 ,对硬件要求高 ;基于图像的建模技术计算简单 ,真实感强 ,但交互性差 ;基于图形与图像的混合建模技术结合以上两种建模技术的优点 ,既有真实感 ,又有交互性 ,但许多技术问题还待解决 .随着相关技术的发展 ,基于图形与图像的混合建模技术在构造复杂场景中必将得到广泛的应用 .     

基于HDR的延迟光照技术

在研究光照模型的基础上,重点分析了延迟光照技术和高动态范围(HDR)技术,并研究了基于高动态范围技术的延迟光照技术,在延迟光照的后处理阶段引入高动态范围技术,发挥两者的优点,基于GPU实现了加速绘制。实验证明,使用基于高动态范围技术的延迟光照技术,表现的场景更加真实,细节表现更加丰富。在延迟光照中,使用高动态范围技术,虽然降低了绘制速度,但仍然达到了25FP/s。     

基于HLA的OGRE引擎的实现及应用研究

简述了当前可视化仿真技术的应用,并分析了其中存在的一些问题。利用HLA架构在分布式系统设计中可扩展、可重用的特点,结合流行的场景渲染技术,构建了基于网络训练的协同仿真原型系统,有效地解决了仿真系统中存在的场景同步、资料发布和三维场景重构问题,对构建大型仿真系统大有裨益。     

高光谱亚像元图像仿真与异常检测应用

为满足高光谱异常检测研究所需的大量地物高光谱图像需求,提出利用待观测地物的高光谱特性仿真数据及背景特性数据生成高光谱图像的方法,开展了典型飞机流动与传热模型、红外辐射特性模型、高光谱图像仿真模型研究;以实验测定的飞机反射率为输入开展目标特性计算,结合实际观测的背景起伏图像,在特定遥感器光谱响应特性、遥感器相对定标误差、随机加性噪声等条件下,生成了不同像元丰度、不同信噪比的高光谱图像,并应用经典的RX算法、CEM算法检测了仿真图像的异常像元。研究结果表明:建立的模型可以根据遥感器的性能指标参数、目标丰度要求生成亚像元高光谱仿真图像。图像可以反映目标飞机像元丰度、信噪比对检测结果的影响,通过调节输入参数可以高效建立针对亚像元异常检测的高光谱仿真图像;应用仿真图像进行RX算法检测高光谱仿真图像时,噪声会对检测结果产生较大影响,当信噪比低至10 dB时,RX算法难以检测出丰度0.4以下的异常像元,采用光谱匹配检测的CEM算法可以在较低像元丰度和信噪比下检测异常,提高检测概率。     

基于光线跟踪的焦散模拟生成算法

针对普通光线跟踪无法绘制出焦散效果的情况,提出了基于光线跟踪的焦散模拟生成算法。该算法首先从光源位置对场景进行绘制跟踪并获得焦散数据,接着将焦散数据通过坐标变换投射到正常视点的屏幕中,并与正常视平面上原有的亮度值进行叠加,从而生成具有焦散效果的图像,最后使用高斯滤波方法对图形进行滤波处理获得最终图像。通过对比,焦散模拟生成算法比普通的光子映射方法在效果差别不大的情况下帧速率有了明显的提高。实验表明,基于光线跟踪的焦散模拟生成算法可以逼真地绘制图像,同时能达到较高的帧数率。     

基于Kinect的动作捕捉系统的实现

以Kinect体感摄影机为系统核心,将肢体动作、面部表情捕捉系统在开发成本、运行效果以及开发效率上取得最优平衡点。基于这一研究目的,采用3DSMAX和开放源代码的OGRE图形渲染引擎,设计并实现了基于Kinect体感摄影机与3DSMAX、OGRE结合的游戏动作、表情捕捉系统。本系统具有硬件简单、廉价、硬件配置要求低、精度高、实时预览效果直观、一人即可独立操作等特点。能够广泛应用于动画、电影制作,虚拟现实等领域。     

前视末制导地面目标红外场景生成算法研究

提出了一种基于遥感信息的前视末制导地面目标红外场景生成方法。首先,利用遥感信息生成目标区域可见光三维场景,作为场景仿真的基础模型;然后,通过建立目标及背景的温度模型、红外温度-辐射模型,计算出目标及背景的红外辐射值,针对仿真目标区域的特点进行建模仿真。最后,采用了一种基于可见光纹理的背景真实感合成方法,增强场景的仿真效果。通过对比实测温度和红外实时图以及灰度相关匹配实验,结果表明,本文方法真实地反映了目标区红外辐射变化规律,具有较好的逼真程度。 更多还原     

Inverse synthetic aperture radar imaging based on sparse signal processing

Based on the measurement model of inverse synthetic aperture radar (ISAR) within a small aspect sector, an imaging method was presented with the application of sparse signal processing. This method can form higher resolution inverse synthetic aperture radar images from compensating incomplete measured data, and improves the clarity of the images and makes the feature structure much more clear, which is helpful for target recognition. The simulation results indicate that this method can provide clear ISAR images with high contrast under complex motion case.     

面向对象三维图形引擎的设计与实现

提出并实现了一种面向对象的三维图形渲染引擎Gingko,对引擎的体系结构、各模块之间的关系以及关键技术进行了分析说明。该引擎提供可扩展的软件体系结构、高效的场景处理方法、方便易用的应用程序接口,为三维图形应用的快速开发和高效运行提供了支撑。实验证明,该引擎具有运行稳定、渲染速度快的特点,对于大规模室外场景的渲染速度能保持在20 fps以上。     

基于自适应混合高斯模型全方位视觉目标检测

针对全方位视觉传感器视野范围大的特点,提出一种基于自适应混合高斯模型的全方位视觉目标检测系统.该系统通过Hough变换检测全方位图像的中心,基于图像中心对全方位图像进行展开.对展开后的图像利用混合高斯模型进行背景建模,并自适应地更新背景模型,通过前景分割可以有效地分割出运动目标.在图像展开及混合高斯建模时,通过调整系统的采样频率可以较好地改善目标检测的实时性.实验结果表明,该系统可以在复杂环境中有效地检测运动目标,具有较强的准确性和鲁棒性.     

基于无监督深度学习的红外图像与可见光图像融合算法

红外和可见光图像表征了互补的场景信息. 现有的基于深度学习的融合方法大多通过独立提取网络分别提取两个源图像特征,从而丢失了源图像之间的深度特征联系. 基于此,提出了一种新的基于无监督深度学习的红外图像与可见光图像融合算法,针对不同模态的特点采用不同的编码方式提取图像特征,利用一个模态的信息补充另一个模态的信息,并对提取到的特征进行融合,最后根据融合特征重建融合图像. 该算法可在两个模态的特征提取路径之间建立交互,不仅可预融合梯度信息和强度信息,且能增强后续处理的信息. 同时设计了损失函数,引导模型保留可见光的细节纹理,并保持红外的强度分布. 将所提算法与多种融合算法在公开数据集上进行对比实验,结果表明,所提算法获得了良好的视觉效果,客观指标评价方面对比现有的优秀算法也有一定的提升.     

结合RSTC不变矩和LVQ神经网络的红外图像目标识别方法

通过分析比较红外图像的目标特征,为了达到理想的识别效果,在Maitra不变矩的基础上进行优化,选取RSTC不变矩作为目标识别的特征向量.采用LVQ神经网络建立识别模型,充分发挥神经网络的智能优势.对采集到的红外图像进行了测试实验,结果表明该方法可以提高识别效率.     

基于延迟着色技术的大场景反走样渲染架构设计

为解决飞行仿真领域其视景系统对逼真、复杂场景渲染质量要求高的问题,提出基于延迟着色技术的大场景反走样渲染架构以实现全球地景及场景特效的真实感渲染,达到飞行训练的效果。本渲染架构主要解决延迟着色技术与硬件反走样技术——覆盖采样反走样（CSAA）不兼容的问题,在延迟阶段生成带CSAA反走样的多渲染目标缓存（G-Buffer）,在着色阶段通过记录在特定通道中的透明度蒙版信息进行几何体边缘恢复以进行最终的光照计算;对不同绘制组件开启不同等级的反走样等级以达到效果与效率的平衡,并利用类层次细节（LOD）模型构建技术及标记重要边界信息进行后处理等加强反走样效果。采用本渲染架构开发的视景系统,从实际训练及实验所得到的数据与效果表现上决定不同负载组件最终的采样倍数,这样系统的实时性高（>60 fps）,能达到飞行模拟视景对渲染效率的要求,减少延迟与卡顿;同时该框架反走样效果好于亚像素还原反走样（SRAA）算法,从而视景系统能达到性能与画质的最佳组合。通过实际训练与飞行模拟专家鉴定,基于该框架系统的视景系统能达到飞行仿真训练的目的。     

大规模虚拟人的实时多样性绘制

研究了大规模虚拟人的实时多样性绘制方法。提出了基于IBR技术的区域重新组合法,在有限个输入模型的条件下,实现了大规模虚拟人场景的实时多样性绘制;提出了多分辨率纹理方法,能够真实地绘制近景个体。实验表明:该方法能够实时地绘制具有多样性的大规模虚拟人场景。该方法可应用于网络游戏、战场视景仿真、数字城市、电影制作等领域。     

使用Vega传感器模块进行红外图像仿真

针对红外图像获取耗时长,费用高的特点,提出利用Vega传感器模块建立红外成像仿真的方法.该方法首先使用Creator软件建立带纹理的三维模型,然后使用TMM和MOSART工具分别对红外纹理和大气环境进行建模,最后使用Vega传感器模块进行红外图像仿真.实验结果显示建模效果较好,成本低,易于工程实践.     

基于实景的计算机辅助景观设计

采用计算机实体造型技术及图象处理技术,将设计方案与真实场景进行科学合理的结合,从不同角度进行观察,将设计对象的大小、色彩、材质等数据提供给设计人员和有关的评审人员,从而使设计方案更加合理。     

高均匀性长波红外远心照明系统设计

基于数字微镜器件(DMD)的红外景象模拟器可在室内环境下模拟真实景物及其环境的红外辐射,实现对红外成像系统性能的准确测试与评估。照明系统作为红外景象模拟器的重要组成部分,为其提供红外辐射能。为使光束均匀照射在DMD器件表面,通过分析研究黑体特性及朗伯定律,确定采用像方远心光路作为照明系统的结构形式。以拉氏不变量为依据研究确定的照明系统特性参数,能够实现与投影系统完美衔接。根据设计参数完成对照明系统初始结构的计算,利用ZEMAX进行调制、优化,并完成像质评价。设计结果表明,以此方式设计的照明系统均匀性高、球差小,可进一步提高模拟仿真效果。     

Infrared measurement of temperature field in coal gas desorption

In order to reveal the temperature change in coal gas desorption process, the temperature variation in coal gas desorption process under different particle sizes is analyzed with infrared thermal imager. The infrared video signals obtained by the experiment are processed with SAT. Then the infrared radiation signals are processed by EMD with Hilbert–Huang and the infrared radiation noise is effectively removed. The research results show that the desorption process, with the change of the temperature, is an endothermic process. The coal absorbs heat when the gas is desorbed and the temperature drops. The coal body temperature drop range is obviously related to coal particle size. The smaller the particle size is, the bigger the temperature drop becomes. The temperature variation curves in the process of coal gas desorption under different particle sizes are fitted, and they comply with the exponential function. The research results lay the theoretical and experimental foundation for non-contact prediction on working face of coal and gas outburst with infrared thermal image technology.     

虚拟河坊街全景漫游系统

利用基于图像的绘制(IBR)技术来建立具有真实感的虚拟环境是当前计算机图形学研究领域中的一项热门课题，也是虚拟现实技术中的关键技术。它以简单的图像合成代替基于三维几何的建模和渲染，加快了画面的显示速度，是建立特定三维场景的一种高效的方法。该文讨论了计算机图形学中的全景拼图技术，及利用此技术进行全景漫游系统的具体实现过程，整个系统分为全景图制作和交互漫游两部分，实现了真实场景的全景展示和交互漫游。