基于MultiGen的虚拟场景真实感研究

虚拟校园是数字城市的缩影.以北京交通大学的真实校园场景为研究对象,采用模块化、层次结构和纹理映射技术相融合的方法,通过运用实时可视化三维建模软件系统MultiGen Greator进行建模,创建了较为逼真的校园虚拟场景模型,并从数据库结构和组成模型的面片数两方面对其进行了优化,最后利用仿真系统Vega实现了校园虚拟场景的驱动显示.对于校园虚拟现实系统关键技术的研究与实现成为完成逼真合理的大规模虚拟场景的基础.     

基于Vega Prime的高空飞艇视景仿真设计

针对高空飞艇在飞行控制半物理仿真实验中实时数据可视化的问题,基于虚拟仿真技术,提出了一种高空飞艇视景仿真系统设计方案。建立了高空飞艇三维模型,并使用细节层次等高级建模技术对三维模型数据库进行了优化。提出了通过反射内存网与半物理仿真系统进行实时数据传输的方式,在Vega Prime环境下完成了基于控制台的视景仿真程序开发。在硬件系统支持下,实现了高空飞艇飞行过程仿真场景的立体渲染,仿真效果能够满足半物理仿真实验数据的实时逼真显示要求。     

基于MultiGen的虚拟场景真实感研究

虚拟校园是数字城市的缩影。以北京交通大学的真实校园场景为研究对象,采用模块化、层次结构和纹理映射技术相融合的方法,通过运用实时可视化三维建模软件系统MultiGen Creator进行建模,创建了较为逼真的校园虚拟场景模型,并从数据库结构和组成模型的面片数两方面对其进行了优化,最后利用仿真系统Vega实现了校园虚拟场景的驱动显示。对于校园虚拟现实系统关键技术的研究与实现成为完成逼真合理的大规模虚拟场景的基础。     

顾及高效可视化的 CAD模型数据重组织方法 *

CAD模型造型精度高 ,渲染效果逼真 ,被广泛应用于虚拟现实、实时仿真以及三维地理信息系统等三维可视化中 ,但是其几何模型数据复杂 ,图像数据量大 ,也导致可视化效率低下。为此 ,提出了一种 CAD模型数据重组织方法 ,旨在解决当前可视化应用集成 CAD模型数据效率低下的问题。采用预先计算可视化信息 ,高度紧凑组织数据 ,顾及图形软硬件特性等一系列策略 ,实现 CAD模型数据的高效可视化功能。其中 ,几何模型绘制和图像纹理生成效率均提高了 10倍以上。该方法被成功应用于香港志莲净苑佛寺虚拟旅游演示项目中。     

实时数据驱动对象模型的方法及实现

在简单介绍了实时数据驱动的对象模型的总体框架后,主要分析讨论了在利用计算机语言构建逼真的三维对象整体外观以及使其内部结构可视化后,利用传感器对真实对象关键数据进行采集,通过网络传输,将采集到的数据加载到计算机虚拟的三维模型并对三维模型进行实时驱动,达到真实再现所模拟对象的内部结构的运行状况、当前位置姿态,以及传动过程的目的,以此对真实对象进行研究、分析与监测.文中最后以实例论证了这种方法的可行性、应注意的细节问题,并阐述了这种方法的具体意义.     

OGRE引擎中基于BVH的角色动画的实现研究

OGRE是一个被广泛使用的开源三维图形渲染引擎。为了提高角色动画的制作效率,应该减少一些中间转换的环节,本文提出采用解析标准BVH文件的方法:通过结构体函数直接将解析后的数据加载到内存中,利用OGRE引擎对其进行实时渲染。实验结果证明,在OGRE引擎中,解析后的BVH文件的运动数据能够成功驱动模型,并且实现高逼真的3D渲染效果。     

计算机群体动画中的真实感行为综述

近年来,计算机群体动画在虚拟现实、计算机游戏、在线教育、娱乐和模拟训练等多个领域得到广泛深入的应用。目前群体动画技术中两个关键的研究领域是：1)研究并建立大规模群体运动的仿真模型,即如何实现对群体运动的真实感行为模拟;2）研究群体动画中高质量的可视化效果,即如何将大规模群体运动以三维的方式逼真地展现到虚拟场景中。现在这两个领域的技术研究也得到了一些很好的研究成果。定义了群体运动的概念,并给出了群体动画的引擎框架;对群体运动的真实感行为从其发展历程、模型和关键算法等方面进行了归纳与分析;最后讨论了群体动画真实感行为的发展趋势。     

基于OSG惯性平台运动仿真系统的研究与应用

为了可视化仿真惯性平台初始对准过程和运动规律,利用实时建模工具MultiGen Creator（Creator）建立了惯性平台的模型,并采用渲染引擎OpenSceneGraph（OSG）进行驱动渲染,实现了一个惯性平台运动仿真系统。根据惯性平台运动方程输入激励,运行结果表明,所建立的仿真系统能够完整演示惯性平台初始对准过程和运动规律,三维显示效果逼真度高,且能实时响应用户操作。     

基于嫦娥一号CCD相机和激光测距数据的月球三维可视化系统

嫦娥一号成功地获取了月球表面高分辨率和高清晰的地形和影像数据,为建立全月球三维场景的可视化提供了真实而丰富的数据源.通过分析大规模空间数据的三维可视化,介绍了所设计和实现的月球三维可视化系统的功能、体系结构和工作流程,并对系统的关键技术进行了重点讨论.实例结果表明,月球三维可视化系统在空间数据可视化建模、栅格数据和矢量数据的组织方式、极区数据的三维表现,以及数据的动态调度和三维场景的实时渲染技术等方面都有独特的解决方案,实现了全月球大规模数据的无缝组织、高效访问和无缝浏览.     

大规模三维云实时模拟方法

针对虚拟环境中大规模三维云渲染开销大的问题,提出一种大规模三维云实时模拟方法.在云建模方面,利用Navier-Stokes流体力学公式模拟云的动态生成,提出一种基于八叉树的模型化简策略,减少了云模型粒子数;在渲染阶段,提出一种基于Cell的绘制更新策略,结合Impostor技术自动混合绘制三维云与Impostor,实现了大规模三维云的实时模拟.实验结果表明,该方法基于物理的方法模拟云,同时在绘制阶段根据视点的移动实时更新,效果逼真;与同类方法相比,基于Cell的绘制策略更新时计算量更小,有效地避免了绘制更新时常见的抖动和跳变问题.     

基于全局和局部路径规划的人群运动研究与仿真

虚拟现实技术是多媒体技术广泛应用后兴起的计算机高新技术。大规模虚拟人群仿真得到了国内外很多学者的关注。大规模的虚拟人群仿真又分为人群绘制和路径规划两个研究方向。本文在复杂的环境中利用全局和局部路径二级规划算法,为大规模的虚拟人群实时规划出一条无碰撞的路径。     

YaQ: An Architecture for Real-Time Navigation and Rendering of Varied Crowds

The YaQ software platform is a complete system dedicated to real-time crowd simulation and rendering. Fitting multiple application domains, such as video games and VR, YaQ aims to provide efficient algorithms to generate crowds comprising up to thousands of varied virtual humans navigating in large-scale, global environments.     

基于GPU的实时群体仿真算法实现

群体仿真在虚拟现实、影视动画、计算机游戏等领域有着广泛的应用。大规模的群体仿真中每个个体都要同其感知范围内的其他个体相互作用,当实时更新所有个体的状态时,就会导致O（ N2）计算量的问题。针对这一问题,实现了一种基于GPU（图形处理器）的BOIDS群体行为模拟算法,充分利用GPU并行计算的能力处理大规模群体运动的巨大计算量。该方法利用GPU的快速光栅化计算每个个体同其感知范围内的其他个体的相互作用力,通过像素颜色混合功能实现作用力的累加,利用GPU自动生成MipMap的能力计算所有个体的平均速度和平均位置。实验结果表明,该方法能够有效提高大规模群体运动的渲染速度。     

一个面向紧急疏散的大规模人群运动模拟系统

对公共场所大规模虚拟人群疏散过程的模拟研究在理论和现实方面都具有重大的意义.本文介绍了一个面向紧急疏散的大规模人群运动模拟系统,包括系统框架、功能、规模等.其中详细讲解了系统的几个功能模块及其实现技术,主要有人群建模和仿真技术、场景建模技术、灾害现象模拟技术、人群疏散控制策略以及海量数据实时渲染技术.最后对人群疏散系统在未来需要解决的问题做了简单讨论.     

The PAG Crowd: A Graph Based Approach for Efficient Data‐Driven Crowd Simulation

We present a data‐driven method for the real‐time synthesis of believable steering behaviours for virtual crowds. The proposed method interlinks the input examples into a structure we call the perception‐action graph (PAG) which can be used at run‐time to efficiently synthesize believable virtual crowds. A virtual character's state is encoded using a temporal representation, the Temporal Perception Pattern (TPP). The graph nodes store groups of similar TPPs whereas edges connecting the nodes store actions (trajectories) that were partially responsible for the transformation between the TPPs. The proposed method is being tested on various scenarios using different input data and compared against a nearest neighbours approach which is commonly employed in other data‐driven crowd simulation systems. The results show up to an order of magnitude speed‐up with similar or better simulation quality.     

Virtual cityscapes: recent advances in crowd modeling and traffic simulation

We survey our recent work on interactive modeling, generation, and control of large-scale crowds and traffic for simulating digital cities. These include multi-agent navigation, simulating large crowds with emerging behaviors as well as interactive simulation of traffic on large road networks. We also highlight their performance on different scenarios.     

Virtual cityscapes: recent advances in crowd modeling and traffic simulation

We survey our recent work on interactive modeling, generation, and control of large-scale crowds and traffic for simulating digital cities. These include multi-agent navigation, simulating large crowds with emerging behaviors as well as interactive simulation of traffic on large road networks. We also highlight their performance on different scenarios.     

Augmenting video surveillance footage with virtual agents for incremental event evaluation

The fields of segmentation, tracking and behavior analysis demand for challenging video resources to test, in a scalable manner, complex scenarios like crowded environments or scenes with high semantics. Nevertheless, existing public databases cannot scale the presence of appearing agents, which would be useful to study long-term occlusions and crowds. Moreover, creating these resources is expensive and often too particularized to specific needs. We propose an augmented reality framework to increase the complexity of image sequences in terms of occlusions and crowds, in a scalable and controllable manner. Existing datasets can be increased with augmented sequences containing virtual agents. Such sequences are automatically annotated, thus facilitating evaluation in terms of segmentation, tracking, and behavior recognition. In order to easily specify the desired contents, we propose a natural language interface to convert input sentences into virtual agent behaviors. Experimental tests and validation in indoor, street, and soccer environments are provided to show the feasibility of the proposed approach in terms of robustness, scalability, and semantics.     

基于ACP的动态网民群体运动组织建模与计算实验研究

由互联网促成的社会运动组织一经出现, 就受到了广大社会学者以及计算机领域专家的广泛关注. 一方面, 互联网特别是移动互联网在整合信息、引发共振、实时分享及高度互动等方面的特性, 为网民行为的大规模快速聚集提供了直通渠道, 使得多角度超视距观察并研究在线人群复杂行为及其组织特性成为可能; 另一方面, 这一研究在社会化媒体营销、共享经济、非军事组织行动中的应用意义愈加显著. 本文引入群体行为动力学和社会运动组织理论的研究, 提出基于ACP的动态网民群体运动组织(Cyber movement organizations, CMOs)研究方法. 本文工作首先使用多智能体建模方法构造双层结构的人工社区模型, 以此为基础对动态网民的个体以及群体动态组织行为展开计算实验探讨, 重点阐释了社区用户的交互行为机制及群体组织活动的建模机制, 为揭示微观个体简单行为对于宏观群体复杂涌现现象的影响奠定基础.