三维烟雾的实时模拟

提出了一种基于流体力学方程并采取欧拉法实时模拟三维真实感烟雾的算法。通过Navier-Stokes方程建立烟雾流场的物理模型,以保证视觉的真实感。为了保证运算的实时性,烟雾流场划分为三维网格空间,并将烟雾速度场的分布定义于每个立方网格单元的中心点;通过线性插值获取整幅图像中每个像素的烟雾浓度。将烟雾模拟技术用于图像的显示特技中,以产生图像消散成烟雾的视觉效果,得到了比较满意的模拟效果。     

虚拟飞行场景中事故特效的实时仿真

针对飞机的虚拟飞行仿真中,飞行事故仿真的真实感不强的问题,基于粒子系统, 结合动力学模型,实时渲染了爆炸、火焰、烟雾等飞行事故常见特效。使用四边形粒子代替传统 点粒子,结合纹理映射技术和融合技术,将真实感较强的纹理贴图与背景的帧缓存按照预设的融 合因子进行深度融合,提高了特效的真实感和实时性。通过粒子系统碰撞检测的方法,模拟烟雾 在飞机机舱内扩散,与舱壁发生碰撞的效果。搭建出模拟飞行的虚拟现实仿真系统,实现真实感 和沉浸感都很强的飞机爆炸、起火和冒烟等事故场景实时仿真。     

具有真实感的三维人脸动画

具有真实感的三维人脸模型的构造和动画是计算机图形学领域中一个重要的研究课题.如何在三维人脸模型上实时地模拟人脸的运动,产生具有真实感的人脸表情和动作,是其中的一个难点.提出一种实时的三维人脸动画方法,该方法将人脸模型划分成若干个运动相对独立的功能区,然后使用提出的基于加权狄里克利自由变形DFFD(Dirichlet free-form deformation)和刚体运动模拟的混合技术模拟功能区的运动.同时,通过交叉的运动控制点模拟功能区之间运动的相互影响.在该方法中,人脸模型的运动通过移动控制点来驱动.为了简化人脸模型的驱动,提出了基于MPEG-4中脸部动画参数FAP(facial animation parameters)流和基于肌肉模型的两种高层驱动方法.这两种方法不但具有较高的真实感,而且具有良好的计算性能,能实时模拟真实人脸的表情和动作.     

基于运动和颜色的视频烟雾检测算法

为了提高视频烟雾检测的准确性,有效排除视频中类似烟雾运动的物体,降低对环境光照变化产生的误检,提出了基于运动和颜色改进的烟雾检测算法.该算法能有效克服被检测场景光照的变化、背景混乱运动、以及运动目标阴影带来的干扰.它由两部分构成:烟雾运动检测和烟雾颜色特征的提取.该算法通过运动分割的方法检测出运动的像素,把归一化rgb空间颜色模型引入,以剔除疑似烟雾区域的干扰,并有效减小光照变化等影响.     

基于运动累积和半透明的视频烟雾探测模型

通过分析早期火灾烟雾运动规律，提出了一种适用于普通可见光视频的运动累积和半透明的视频烟雾探测模型。由于烟雾通常从阴燃点持续冒出，因而通过累积模型度量运动像素的累积程度，能够很好地捕获这种早期火灾的时空视觉特征，同时有效地抑制噪声的干扰。根据烟雾的模糊和部分遮挡背景特性，提出了一种基于高通滤波的半透明遮挡快速模型。半透明模型能有效地表征烟雾遮挡的半透明特性。实验结果表明，累积和半透明模型相结合提高了鲁棒性、增强了抗干扰性，明显地提高了探测的准确率。     

利用OpenGL实现常用机构的三维运动仿真

介绍了在Windows9x/NT环境下，通过Visual C＋＋调用OpenGL图形库中的函数，开发具有真实感的常用机构的三维图像运动仿真的方法。根据常用机构几何参数建立数学模型后，对其进行参数化三维造型，形成具有真实感的机构三维模型；然后根据输入的机构参数，采用运动的动画显示技术动态地绘制出机构的图像并展现机构在每一位置的运动情况，即做到实时三维变参数设计。     

融合SFM和动态纹理映射的视频流三维表情重建

为从未标定的单目视频序列中重建出具有真实感的三维人脸表情序列,提出一种仅需较少约束的自动化方法.首先用ASM算法从视频首帧自动标定人脸特征,并采用仿射矫正光流方法跟踪运动中的人脸特征;然后结合一般人脸模型,采用从运动恢复形状的方法重建出三维个性化人脸模型以及表情运动;最后采用动态纹理映射来代替传统的静态纹理映射,以产生真实感视觉外观.另外,使用基于特征脸的图像压缩方法,在尽量保持图像质量的前提下缩小原始视频占用的存储空间.实验结果表明,该方法能产生具有相当真实感的三维人脸表情序列,且在时间域和空间域上都保持了较高性能.     

一种烟雾实时模拟的新方法

介绍了一种基于流体力学方程的多尺度流体模型,通过Helmholtz-Hodge算子将模型分解为对流、扩散、外力、投影等项分别进行求解,每一步都稳定,因而整个求解也就稳定。同时利用“涡流限制”的技术提高模拟的真实性。与传统方法相比,该方法能实时高效地模拟具有真实感的二维烟雾效果。     

虚拟海洋场景的实时模拟研究与实现

为了提高虚拟海洋场景的实时性和真实感,提出了用多重Perlin噪声的叠加和波浪粒子相结合的方法建立实时海洋动画系统.该系统采用Perlin噪声和投影网格绘制技术模拟海面几何形态;并采用Perlin噪声和波浪粒子来跟踪水波的运动,从而快速、简便地实现了水上物体运动产生的水波特效;在光影效果上加入纹理技术建立光照模型,生成了复杂的、真实感强的海洋场景.仿真实验结果表明,该方法适用于大多数流体的模拟,渲染的海洋场景具有很好的真实感和时效性.     

基于翼龙2的视景仿真研究

传统的视景仿真中，采用通用化的模块进行仿真，不同时刻的场景差别不大，很难达到特定飞行训练科目的场景要求。针对飞行训练中不同故障的烟雾特点，采用LOD模型进行对象的创建与PSO算法进行粒子全周期的模拟，增加了视景仿真的真实感。实验结果表明该算法真实地展现了烟雾发生、发展与消散的全过程。该算法可以满足特定飞行科目下对于火焰与烟雾的模拟效果，并且通过相应参数的更改也可应用于多种训练场景。     

Design of a multi_agent system for worm spreading_reduction

With the explosive growth of Internet applications, the threats of network worms against computer systems and network security are seriously increasing. Many recent researches concentrate on providing a propagation model and early warning. In fact, the defense against worms in a realistic environment is an open problem. In this work, we present WSRMAS (worm spreading_reduction multi_agent system) as a system that includes a worm defense mechanism to considerably reduce the rate at which hosts are infected. As WSRMAS needs a suitable infra-structure, its architecture was elaborated and an agent platform was designed and implemented to support WSRMAS functions. The proposed system was provided once with a centralized plan and second with a decentralized (distributed) plan. In both cases the system performance was evaluated. Also different communication capabilities using Knowledge Query Manipulation Language (KQML) were exploited to improve WSRMAS performance. The ratio between worm and anti-worm spreading was studied to investigate its influence on the defense efficiency. Taking into account that some machines may not deploy WSRMAS, consequently, the effectiveness of WSRMAS under different operational conditions has been studied.     

基于分压配气和流量配气的隔爆型设备爆炸试验控制系统

综合分压配气和流量配气的特点和优势,设计了基于分压配气和流量配气原理的自动化配气控制系统,用于I类、II类隔爆型设备(d)和III类可燃性粉尘环境外壳保型设备(tD)的耐爆和传爆试验。经试验测试与比对:该系统可靠性、精确度、稳定性和重复性方面均满足GB 3836.2-2010防爆试验所规定的要求,并具有节省试验时间和试验气源的优点。     

Modeling strong compression of a gas bubble in fluid

A technique for calculating strong adiabatic compression of a gas bubble in fluid is proposed. The compression results from the pressure applied to the outer surface of the fluid. The motion of the fluid and gas is described by two-dimensional dynamic equations of compressed fluid and gas with realistic equations of its state. The effects of viscosity and thermal conductivity are not allowed for. The bubble surface is defined as a contact interface where there is a surface tension. Coupled Euler-Lagrange coordinates are used, with the bubble surface serving as a coordinate system. A spherical system of coordinates is used as a fixed reference. Equations of gas and fluid dynamics are solved by Godunov’s equations with second-order accuracy in space and time. The economic feasibility of the technique is illustrated by some model problems. The proposed method has been proven to be much more efficient than the classic first-order-approximation Godunov’s schemes traditionally used in solving problems of a highly compressed bubble. One of the scenarios is used to show the influence of slight spherical-shape distortions of the bubble on the evolution of the radially converged shock wave resulting from the strong compression.     

Computational modelling of titanium particles in warm spray

A warm spray system has been computationally investigated by introducing a centrally located mixing chamber into a HVOF thermal spray gun. The effects of injecting a cooling gas on the gas and particle dynamics are examined. The gas phase model incorporates liquid fuel droplets which heat, evaporate and then exothermically combust with oxygen within the combustion chamber producing a realistic compressible, supersonic and turbulent jet. The titanium powder is tracked using the Lagrangian approach including particle heating, melting and solidification. The results present an insight into the complex interrelations between the gas and particle phases, and highlight the advantage of warm spray, especially for the deposition of oxygen sensitive materials such as titanium. This work also demonstrates the effectiveness of a computational approach in aiding the development of thermal spray devices.     

基于物理的海浪场景的真实感建模与绘制

提出一种基于物理的海浪场景的真实感建模与绘制算法.基于平滑粒子流体动力学模型.首先提出一种压力状态方程以取代传统的理想气体状态方程,从而在保证系统稳定性的同时,最大程度地保证液体的体积守恒;为了实现对水面浪花飞溅和泡沫的模拟,提出自适应的表面张力模型,通过制定3类流体粒子状态的转化规则,实现了飞溅粒子和主水体之间的无缝连接;并采用GPU图形硬件加速技术大大地提高了整个过程计算效率.最终绘制出海浪行进、翻卷、破碎及拍岸等真实感较强的动态效果.     

信息系统安全管理以及风险评估研究

随着信息技术的发展,计算机信息系统逐步成为整个国家机构运转的命脉和社会活动的支柱.计算机信息系统的任何破坏或故障,都将对用户以致整个社会产生巨大影响.研究计算机信息系统的安全性具有重大的、直接的现实意义.本论文重点研究了计算机信息系统应用的安全策略,信息系统开发的安全性原则、安全层次、安全服务和安全结构模型.     

A parallel multiphase flow code for the 3D simulation of explosive volcanic eruptions

A new parallel code for the simulation of the transient, 3D dispersal of volcanic particles in the atmosphere is presented. The model equations, describing the multiphase flow dynamics of gas and solid pyroclasts ejected from the volcanic vent during explosive eruptions, are solved by a finite-volume discretization scheme and a pressure-based iterative non-linear solver suited to compressible multiphase flows. The solution of the multiphase equation set is computationally so demanding that the simulation of the transient 3D dynamics of eruptive columns would not be cost-effective on a single workstation. The new code has been parallelized by adopting an ad hoc domain partitioning scheme that enforces the load balancing in the presence of a large number of topographic blocking-cells. An optimized communication layer has been built over the Message-Passing Interface. It is shown that the present code has a remarkable efficiency on several high-performance platforms and makes it possible, for the first time, to simulate fully 3D eruptive scenarios on realistic volcano topography.     

基于迭代函数系统IFS的动态树木模拟

植物作为自然景物中最常见的现象之一,模拟的方法是应用数学和图形学领域的一个重要课题。迭代函数系统IFS是分形理论的重要分支,由于植物结构的自相似性,利用IFS(Iterated Function System)可以逼真地模拟各植物形态,简述几种模拟植物的方法,主要研究迭代函数系统IFS模型,并在VC++6.0环境下基于IFS模型构造出静态蕨叶和树木,详细讨论利用带参量的IFS随机系统实现动画的过程,并利用双缓冲技术,形象逼真地模拟随风摇摆的蕨叶和生长树木的动画效果。实验结果表明,带参数的IFS可使图像发生预期的变化,如果让参数在适当的范围保持连续变化,则动画效果良好。     

基于GTM900-B的化学工业区气体检测终端设计与实现

化学工业区的中往往密布气体输送管道,这些管道专门布置在公共管廊中进行管理和监控,管道内易燃、易爆、有毒等气体泄漏的远程检测尤为重要。传统的检测设备具有一定的局限性,需要设计能联网的、小型化的、低成本的数据采集终端。因此设计出一种基于GTM900-B化学工业区气体检测终端,用于组建基于GPRS网络的化学工业区气体检测系统。该终端可向网络控制和管理中心发送可燃气体、氯气和氨气等气体泄漏数据,并且具有报警功能。软硬件测试和实际应用结果表明所设计终端的可行性和有效性。