一种面向视景仿真的快速环境贴图方法

环境贴图是绘制物体表面漫反射和镜面反射效果的一种有效方法.为了把环境贴图应用于视景仿真中,实现场景对象的真实感绘制,首先从分析球面调和函数入手,提出了漫反射环境纹理图的快速计算方法;然后在研究镜面反射模型时,提出采用箱式滤波器代替Phong余弦函数滤波的方法,从而简化了镜面反射环境纹理图的滤波计算;最后在实现阶段,采用立方体环境纹理图表示场景光照环境,并对纹理图进行分级细化从而提高了绘制效率.实验表明,该方法在增强对象真实感的同时,其运算速度也能满足交互系统的需求,非常适合视景仿真应用.     

基于环境贴图的实时光照及其在VR中的应用

为了解决全局光照下漫反射和高光反射的实时计算,提出了一种利用环境贴图实现漫反射和高光反射实时渲染的综合算法。通过对原始光照环境贴图进行分级,改进了原有计算漫反射贴图的滤波算法,提高了运算速度。同时在保证一定逼真度的条件下,利用硬件完成了高光反射贴图的生成。最终通过可编程图形管道,完成了光照的实时计算和渲染。实验结果表明,这种综合算法可以在VR程序中达到比较满意的效果。     

基于图形硬件的辐照度环境纹理图的计算方法

辐照度环境纹理图是绘制任意光照环境下漫反射物体表面的一种有效的方法。为了实现动态光照环境下辐照度环境纹理图的实时绘制,基于当前的通用图形硬件,提出了一种采用顶点着色器快速计算辐照度环境纹理图的方法。该方法从分析球面调和函数入手,首先得出环境贴图的二次多项式表达形式;然后用顶点着色程序对多项式系数和球面调和函数进行加速计算,以快速生成辐照度环境纹理图;最后对于动态光照环境,则通过对环境纹理图的分级细化来加快光照系数的计算,进而实现了动态光照环境下辐照度环境纹理图的重新绘制。实验表明,在动态光照条件下,采用该方法在获取真实感光照效果的同时,其运算速度也能满足交互系统的需求。     

VR技术在展示系统中的应用

本文围绕VR技术在实现虚拟环境的展示系统中的应用,以虚拟环境展示系统为研究对象,深入系统地研究了虚拟支撑环境的建模机制、图像渲染机制和交互机制等方面的关键技术、理论和方法后,开发了应用系统,在相关学校及房地产业进行了实际应用,充分展示了将三维可视化技术应用于规划和建设中的良好前景。     

不透明材质反射属性采集及建模技术综述

在计算机图形学和计算机视觉领域,材质反射属性模型能够展现真实世界中材质复杂、丰富的光学现象,但反射属性数据具有高维度且材质反射现象复杂多变的特性,因此其采集和建模技术一直是研究的热点及难点.文中介绍了近年来国内外对不透明材质反射现象的采集及建模技术方向取得的最新研究进展,并给出了分析和总结.最后对该领域研究存在的挑战和未来发展趋势提出了一些看法.     

基于VR技术的无人机飞行仿真系统在教学中的应用研究

针对无人机等相关教学课程,无人机飞行实操教学环节中存在易受场地、空域、天气等因素的影响,不仅无法保证教学任务质量,而且学生个人操作不熟练等因素,易导致无人机的掉落、碰撞等损坏问题.基于VR技术开发了无人机飞行仿真和虚拟训练系统,提高了无人机实操教学的质量,减少了实践教学中无人机损坏的频率,并体现了无人机教学中以虚为主...     

利用采样球体提取真实感纹理

提出了一种从真实物体中提取纹理的方法.利用具有复杂纹理的参考球体作为被采样物体,计算其组成材质的BRDF(bidirectional reflectance distribution function)模型参数以及各点由不同材质构成的比例,形成一幅材质权重图.该图作为纹理映射到3D物体上后,配合BRDF模型参数进行渲染,形成一种适用于重光照(relighting)的纹理.被渲染物体可根据自身方位以及光源亮度/方位呈现出自然的光影变化,达到较为逼真的外观效果.     

VR技术在无人机飞行仿真系统中的应用研究

在无人机控制人员培训中,应用无人机飞行仿真系统能够有效降低培训成本,缩短培训周期。基于此,本文将虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术应用于无人机飞行仿真系统开发设计中,能够显著提升系统使用性能。文章对无人机模拟训练以及VR技术进行介绍,并对VR技术在无人机飞行仿真系统中的应用方式进行详细探究。     

一种基于低维线性子空间的球谐光照算法

对虚拟图像场景绘制算法进行研究,提出了一种基于低维线性子空间的球面谐波光照表示算法。从物体模型得到子空间,并抽取其中的低维线性空间,利用球面谐波函数将朗伯反射作为一个卷积处理,来近似表示朗伯反射,同时添加了漫反射阴影交互转移。实验结果表明该算法逼近程度好,绘制质量高,具有一定的实用价值。     

使用半球谐函数进行的快速全局照明计算

提出一种基于蒙特卡洛积分,利用半球谐函数对光滑平面进行的快速全局照明计算方法。该方法通过在光滑平面上的辐亮度进行取样,然后把其放进高速缓存器中,经过计算再对其它点进行插值。为了提高计算速度,物体表面的入射辐亮度被半球谐化,并且物体表面的双向反射率分布函数也被定义成两个半球面上的笛卡儿积。插值时,利用梯度方向插值,并且用了一种简便的方法来计算一个点的梯度。该方法能极大提高了全局照明的计算速度。这对于照明工程、高质量的动画制作及虚拟现实等领域都具有非常广阔的应用前景。     

虚拟现实及其应用进展

虚拟现实是一种多通道的新型人机交互接口,它提供了具有沉浸感的智能虚拟环境并允许用户和该环境进行交互.计算机技术、交互技术和人工智能等相关技术的快速发展促进了虚拟现实技术的巨大进步,以此为基础的实际应用也得到了很快的发展和提高.描述了虚拟现实的涵义及其本质特征,归纳了适合使用虚拟现实技术的场合,并介绍了虚拟现实技术在教育、医疗、科学可视化和工程制造等方面的最新应用,最后对虚拟现实未来的应用做出了展望.     

A review of distributed architectures for networked virtual reality

The aims of this paper are twofold. First, it identifies the general requirements of future large-scale distributed virtual reality (VR) systems based on an analysis of current VR systems, of more general distributed systems platforms and a consideration of the key issues of scale and heterogeneity. These requirements subsequently inform the development of a general VR reference architecture; and a framework which identifies the key software components which will comprise future distributed VR systems. Second, it uses this reference architecture as a vehicle for conducting a broad review of current distributed VR products and research prototypes. The review covers twelve well known VR systems and intended as a general resource for researchers entering the field. These systems are: AVIARY, BrickNet, DIVE, dVS, MASSIVE, the MR Toolkit, NPSNET, Superscape, VEOS, VUE, WAVES and World Toolkit. The review also identifies relevant standards in the areas of computer graphics and distributed systems. The paper finishes by drawing out a number of more general conclusions from the review including the urgent need to conduct research into the subjects of security and resource discovery for distributed VR systems.     

Bidirectional reflectance of Earth targets: evaluation of analytical models using a large set of spaceborne measurements with emphasis on the Hot Spot

Multidirectional observation from the spaceborne POLDER (Polarization and Directionality of the Earth Reflectance) instrument makes it possible to measure the bidirectional reflectance of a large variety of Earth targets. A careful selection of cloud-free measurements with a large directional coverage lead to about 22,000 sets of measured Bidirectional Reflectance Distribution Functions (BRDFs). This data set is used to evaluate the ability of analytical models to reproduce the observed directional signatures. Among those evaluated, the best models appear to be the three-parameter linear Ross-Li model, and the nonlinear Rahman-Pinty-Verstraete (RPV) model. On the other hand, all models fail to accurately reproduce the sharp reflectance increase (hot spot) close to the backscattering direction. Based on physical considerations, we suggest a modification of the Ross-Li model, without adding a free parameter, to account for the complex radiative transfer within the canopy that leads to the hot spot signature. The modified linear model performs better than all others, including the RPV nonlinear model. Although the correction modifies the retrieved directional signature parameters, it does not change significantly the surface albedo estimates.