基于粒子系统烟雾的模拟

传统基于粒子系统烟雾的模拟无法模拟烟雾的扩散行为,而且需要大量粒子,因此满足不了虚拟战场逼真度和实时性的需要.提出一种基于粒子系统理论和离散浓度场相结合来模拟烟雾的算法.在粒子的属性中加人浓度属性,利用三维扩散方程的有限差分建立浓度场,浓度场的变化由浓度场内空间粒子的位置和扩散方程决定,通过浓度场的变化使粒子分裂来模拟烟雾的扩散,通过粒子的运动反映风场的作用.与传统的粒子系统相比,增加了对烟雾扩散的描述,大大降低粒子的数量,该算法保证了生成烟雾的逼真效果,满足了虚拟战场实时性需要.     

烟雾的快速模拟

文章提出利用粒子系统和浓度场相结合的方法来模拟烟雾的运动与扩散.在粒子属性中加入一浓度函数,通过粒子作用半径及浓度函数的变化模拟烟雾的扩散,还通过粒子的运动及分裂反映风力场的作用.与原有的粒子系统相比,不仅增加了对烟雾扩散的描述,还可以用少量的粒子生成连续的浓度场,在很大程度上提高了计算速度.同时文章还给出了一种快速的烟雾绘制方法.     

一种基于法线贴图的爆炸烟雾模拟算法*

传统的基于流体动力学和光滑粒子动力学的烟雾绘制方法能模拟出逼真的爆炸烟雾,但性能太低使得其很难满足实时性要求;而一般的基于粒子系统的模拟算法主要针对一般烟雾,需要大量粒子数目且不能得到真实立体的爆炸烟雾效果。本文提出一种基于法线贴图的爆炸烟雾模拟算法,使用法线贴图模拟烟雾粒子的空间立体属性,对其进行随机光照计算,并根据时间衰减颜色;采用简单运动控制模型模拟爆炸烟雾的翻滚与扩散。实验表明,该算法使用很少粒子便能产生极高真实感的爆炸烟雾效果,并且具有很好的实时性。     

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。     

基于直接投射扩散的烟雾阴影实时模拟

为了提高烟雾模拟的真实感,提出了一种基于直接投射扩散的烟雾阴影实时生成算法。该方法将3维烟雾密度场直接投射到2维平面上,并保存于光亮缓存中,首先生成一张能描述阴影浓度信息的阴影纹理;然后为了解决阴影浓度过估计问题,还新颖地采用流体力学领域的扩散方程来修正浓度分布情况;最后,在可编程图形硬件上,采取投影纹理映射技术将阴影纹理投射到场景中的相应表面。实验证明,该方法所需计算开销小,能简单高效地实时生成计算机3维游戏和动画的烟雾阴影效果。     

卡通风格雨的实时模拟

提出一种硬件加速的算法模拟三维场景中的卡通风格雨，利用图形处理器的并行性和可编程性实现了实时交互．该算法采用碰撞检测、定制纹理及旋转point sprite的方法模拟雨点的泼溅效果；基于牛顿动力学自由地控制雨点粒子的运动，以模拟风力作用的效果，还可以使用不同纹理或改变point sprite大小，动态地控制雨点的大小．实验结果表明：该算法可有效地解决复杂地理环境中卡通风格雨的实时模拟问题．     

基于粒子系统的爆炸烟雾模拟

粒子系统是3D技术中模拟烟雾的一种常用方法。本文针对爆炸烟雾的运动方式,通过控制烟雾粒子大小及其运动速度方向以模拟烟雾扩散膨胀,采用粒子法线旋转及粒子采样纹理时顶点旋转来模拟烟雾翻滚效果,通过Alpha混合技术及将粒子四边形转化为球面方法来实现烟雾粒子的绘制过程,使用较少粒子数模拟出较逼真的爆炸烟雾扩散效果。实验表明该方法具有较好的实时性。     

基于图像处理技术的烟雾检测在家庭火灾防范中应用

针对家庭火灾防范中缺少更有效、快速的实时烟雾检测问题,本文设计了一种基于图像处理技术的烟雾检测算法,能够对家庭住宅内部进行实时烟雾检测,从而实现火灾防范。本算法主要使用单阶段的端到端YOLO v3算法,对输入的烟雾数据进行学习,提取网络中不同卷积层的特征图进行联合训练。实验结果表明,和双阶段网络的烟雾图像检测方法相比,该方法检测速度快,实时效果好,同时也取得了较高的检测准确率,具有较高的实际应用价值。     

动画烟雾动态模拟算法研究

随着计算机动画技术的发展,烟雾等自然场景的动态模拟在仿真虚拟研究中占有越来越重要的地位.对各种计算机生成动画烟雾的模拟、动态控制等算法技术进行了深入研究,在总结相关算法技术的基础上,利用粒子系统作为基于物理规律的模拟,采用平滑粒子动力学(SPH)模型,将姻雾建模为102～103数量级个数的平滑粒子,并根据粒子密度推导出粒子受到的扩散力,将关于外力的物理参数直接定义在烟的粒子上,提出了动画中烟雾的实时动态模拟算法和模拟步骤.     

粒子数动态调整的粒子滤波新算法

传统粒子滤波算法在实际应用中要求快速实时,而现实往往需要大量的粒子数参与运算,使得算法运算非常耗时。提出一种改进的粒子滤波新算法,根据实际应用场景,计算所需要的粒子数目,在不降低性能的情况下,动态减少粒子数,提高了运算速度。仿真实验表明,新算法显著地降低了算法运算的时间,达到了快速实时的效果。     

GMRES算法求解烟雾仿真N-S方程

烟雾在大规模战场仿真和复杂环境仿真中扮演着重要角色,因此研究烟雾仿真具有重大意义。提出用广义极小残差算法(GMRES)来求解烟雾仿真中的N-S方程。首先给出GMRES算法的计算原理;其次用GMRES算法对烟雾仿真N-S方程进行求解,并对求解结果进行收敛性分析,分析结果表明GMRES算法可以对烟雾仿真N-S方程进行求解,结果收敛;最后运用GMRES算法通过计算机技术对烟雾进行可视化仿真,仿真结果表明,采用GMRES求解算法的烟雾仿真效果比较真实,基本符合现实中的烟雾。     

飞机尾翼空中失火的场景模拟

提出了一种粒子系统与物理动力学相结合的算法,较精确地模拟了火焰和烟雾粒子的受力及在空中的运动状态。为了提高模拟速度和真实性,用粒子线性膨胀来近似地达到烟雾扩散的效果,粒子的颜色变化则通过真实火焰燃烧的颜色采样线性插值方式重构。在渲染时,利用粒子排序和Alpha混合,避免了传统粒子系统的颜色饱和问题,再结合纹理映射和Billboard技术,能对场景进行快速的绘制。     

基于粒子系统的烟雾模拟

在计算机图形学领域,最热门的一个研究课题就是如何模拟自然景物,它的应用非常之广,但是,很多自然景物的外观是非常不规则的,而且又是随机变化的,所以模拟起来会有很大的难度。到目前为止,粒子系统技术一直被大家认为是模拟像自然景物这类不规则物体的最成功最有效的一个图形生成算法．在深入研究国内各种烟雾模拟方法的基础上,采用粒子系统和纹理贴图技术并结合烟雾运动的基本物理公式实现对烟雾的有效模拟。通过汽车尾气随风飘散的效果,来满足视觉上对烟雾浓度渐变的要求,能够真实地模拟出不断运动变化的烟团。最后．对研究工作进行总结．并对下一步的研究工作进行展望。     

A hybrid model for smoke simulation

A smoke simulation approach based on the integration of traditional particle systems and density functions is presented in this paper.By attaching a density function to each particle as its attribute,the diffusion of smoke can be described by the variation of parti-each particle as its attribute ,the diffusion of smoke can be described by the variation of parti-cles‘ density functions ,along with the effect on airflow by controlling particles‘ movement and fragmentation.In addition.a continuous density field for realistic rendering can be generatd quickly through the look-up talbes of particle‘s density functions .Compared with traditional particle systems,this approach can describe smoke diffusion,and provide a continuous density field for realistic rendering with much less computation.A quick rendering scheme is also presented in this paper as a useful preview tool for tuning appropriate parameters in the smoke model.     

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。     

基于遗传算法和微粒群算法的群体动画造型平台

动漫制作经常需要大量的个体模型。为了解决群体造型的效率性和仿真度问题,提出了基于遗传算法和微粒群算法的群体造型方法——NGP算法,利用该算法实现由一个复杂模型生成复杂模型群体的过程。遗传算法适用于同一类群体的造型,对每种部件应用这种方法形成各种各样的部件库;微粒群算法适用于对复杂模型的部件进行组合,采用这种方法对各部件进行组合优化,以形成模型群体。实现了基于NGP算法的群体动画造型平台。实验结果表明,平台生成的群体仿真度高,且生成过程效率高。     

基于粒子数生成函数的烟雾模拟*

在大规模虚拟战场仿真和复杂环境仿真中,烟雾作为其中的重要组成部分,其模拟具有重要的意义。针对烟雾模拟中难以达到真实性和实时性平衡的问题,引入层次细节技术,减少了模拟中所需要的粒子数目,在满足视觉效果的前提下提高了实时性。引入改进的物理模型与粒子系统相结合,增强烟雾的细节,生成真实感较强的烟雾。此外,还利用烟气抬升高度的阈值控制法来判断粒子的生命情况,使烟雾的模拟更加真实。实验证明,本系统利用有限的粒子数生成了满足视觉真实性和视景系统实时性要求的烟雾场景。     

基于粒子滤波的室内机器人定位研究

针对传统粒子滤波定位算法在粒子的更新中仅考虑当前里程信息,论文基于KLD-粒子滤波算法实时跟踪每次迭代所需粒子数,提出了一个KLD粒子滤波定位改进算法。结合里程信息及雷达激光测量信息,将前时的测量信息融合进粒子定位算法中。该算法在粒子更新的同时优化了计算,可以使机器人定位修复快速收敛至正确位置,并通过仿真实验验证其有效性。仿真表明,该算法比普通KLD采样有更好的收敛效果,该本仿真条件下,收敛速度比传统方法快约50%以上。