3D树木建模技术研究进展

3D树木建模一直都是计算机图形学、计算机视觉、虚拟现实等领域最具有挑战性的研究方向之一,国外学者在该领域做了大量研究工作,但3D树木建模综述性文章的缺乏成为其发展的制约因素。侧重从计算机视觉的角度,将当前国内外经典的3D树木建模方法分为基于图像,基于规则和基于草图等三类,并跟踪了最新的3D树木建模技术进展,对他们的成果进行了深入剖析,重点阐述3D树木建模关键技术。最后,分析和比较了几种主要的3D树木建模技术,提出轻量化3D树木建模技术是今后虚拟场景中的交互应用的发展趋势。此外,根据当前研究的难点提出了基于单张图像的轻量化混合建模的研究思路。     

网络环境中虚拟树木的建模和实时渲染研究

在网络环境中虚拟树木表现技术上,如何达到网络传输的实时性和视觉效果的平衡一直是国内外学者研究的热点.论文摹于Java3D技术,提出了一种web环境下虚拟树木的实时建模和渲染方法.该方法以树木特性为依据设计了虚拟树木场景结构以及基于web的虚拟树木建模算法.在树木场景创建以及渲染过程中采用多种优化技术如面片建模、LOD方法等既保证视觉效果又有效减少场景面片数以加速场景的漫游显示速率.经过测试,构建的基于Web的虚拟树木场景不但具有较强的真实感及良好的交互性,而且满足网络实时传输的要求.     

虚拟校园的建模优化及Web3D交互技术

虚拟校园建设是虚拟现实在场景虚拟中的重要应用领域,目前相关的研究多数是基于单机系统。为了提高网络传输效率和交互能力,提出了基于Web3D国际标准的虚拟校园技术。从校园场景的建模与整合、用户与场景的交互几个方面探讨虚拟校园设计的过程,重点讨论了建模与整合过程中的优化方法和交互技术,验证了校园场景的实验结果方法的可行性。     

基于图象的实时绘制技术

随着计算机技术的发展，对虚拟场景的真实感程度提出了越来越高的要求．基于 图象实时绘制技术是实现对虚拟场景建模和实时绘制的新的有效方法,可以克服传统的基于 几何绘制方式中建立真实模型的困难和实时绘制计算量大的缺陷．本文对目前出现的各种基 于图象的实时绘制方法进行分类介绍和综述．     

基于X3D的三维虚拟图书馆的构建

该文阐述了利用X3D技术对图书馆内场景进行建模的方法,研究了三维场景的交互和优化,并结合多媒体技术实现了基于Web的三维虚拟图书馆。     

虚拟场景建模关键技术研究

虚拟场景建模技术是虚拟现实技术的基础和核心。目前虚拟场景建模技术主要有三种类型：基于三维几何图形绘制技术、基于图像的绘制技术和基于几何图形混合图像加速的绘制技术。基于图像的绘制技术是计算机图形学的一个研究热点。     

支持森林场景动态生成的树木生长模拟

为了解决传统L文法中树木建模困难和运行效率低的问题,提出了支持森林场景动态生成的树木生长模拟方法.该方法基于分形元建立树木模型,在此基础上对大规模树木实体实例化的简化算法进行研究,将基于视点的多分辨率简化模型融入树木建模方法之中,并选择典型树种进行生长模拟.实验结果表明,该方法能较真实地模拟树木的生长过程,并实现在虚拟森林场景中的实时漫游.     

虚拟森林公园系统建模的方法研究与实现

树木建模的几何复杂性,决定了在建模中要使用一定数量的多边形,才能将树木的树叶以及枝干真实自然的表现,大量多边形的实时渲染,势必会影响显示的速率以及交互效果。在分析各种对象建模方法的基础上,重点讨论了虚拟森林公园系统场景中地形和植被建模的方法,提出了对大面积的树木建模的快速有效的方法。采用这种建模方式建立的虚拟森林公园系统,在保证了树木的基本形态的前提下大大减少了多边形数。实验结果表明,这种建模方法较好地解决了场景真实感和显示帧率之间的矛盾。     

网上虚拟实验室的设计与实现

提出了基于Java 3D技术网上虚拟实验室的设计模型。Java 3D作为Java在图形方面的扩展，它是基于Open—GL等底层的AFI，并结合了Java语言的网络功能，能很好的解决网络跨平台环境的三维可视化问题，并具有很强的交互功能。另一方面关于场景的建模我们采取的是分层建模。通过分层建模有效克服了模型数据量大而产生的客户端系统负担重等问题。     

基于X3D的动态交互式虚拟社区技术研究

三维虚拟社区具有强大的功能和广泛的商业价值,是虚拟现实技术的应用之一。X3D是新一代互联网3D图形规范,为构建基于Web的3D应用提供了解决方案。本文从虚拟场景建模、动态交互的实现技术和虚拟场景优化三个方面讨论基于X3D构建动态交互式虚拟社区的技术。     

基于DHT对等网络的虚拟场景数据发布

与网络的结合使虚拟现实技术飞速发展,但实际应用中有限的网络带宽、海量场景数据的传输等问题使其受到严重制约。本文提出将DHT技术引入到虚拟场景中,通过对场景数据的分块处理及对用户的管理实现对海量三维场景数据的有效发布及获取。本文深入探讨了基于DHT原理的数据分布式存储、发布及获取机制。实验结果表明,该方法能够对虚拟场景数据有效发布及获取,并使数据获取效率有所提升。     

Fast accessing Web3D contents using lightweight progressive meshes

Accessing Web3D contents is relatively slow through Internet under limited bandwidth. Preprocessing of 3D models can certainly alleviate the problem, such as 3D compression and progressive meshes (PM). But none of them considers the similarity between components of a 3D model, so that we could take advantage of this to further improve the efficiency. This paper proposes a similarity‐aware data reduction method together with PM, called lightweight progressive meshes (LPM). LPM aims to excavate similar components in a 3D model, generates PM representation of each component left after removing redundant components, and organizes all the processed data using a structure called lightweight scene graph. The proposed LPM possesses four significant advantages. First, it can minimize the file size of 3D model dramatically without almost any precision loss. Because of this, minimal data is delivered. Second, PM enables the delivery to be progressive, so called streaming. Third, when rendering at client side, due to lightweight scene graph, decompression is not necessary and instanced rendering is fully exerted. Fourth, it is extremely efficient and effective under very limited bandwidth, especially when delivering large 3D scenes. Performance on real data justifies the effectiveness of our LPM, which improves the state‐of‐the‐art in accessing Web3D contents. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于SolidWorks 的可视化定制研究

针对可视化定制系统中如何实时自动装配和交互浏览的问题,提出一种基于 SolidWorks 二次开发自动装配的方法。用户在网页上确定定制方案后,服务器端和与服务器有 固定联系的一台主机远程通讯,对SolidWorks 二次开发后的自动装配程序安装在此主机上,服 务器端远程启动主机上的自动装配程序,并接收装配完整的eDrawings 文件,将三维模型反馈 到网页上显示,用户可以在网页上实现虚拟交互浏览。该方法可以实现三维模型在多选择方案 下的实时自动组装和网页上的虚拟交互。     

基于Web的虚拟物流实验室设计与实现

通过对虚拟物流实验室设计特点的分析,提出了基于Web的虚拟物流实验室构架,并设计了实现方案.运用3D 软件结合VRML建立虚拟场景模型,通过Java 3D对模型文件的调用实现虚拟场景的构建.调用Java 3D类库实现场景漫游、人机交互等功能,并对虚拟模型进行优化、重组.最后建立一个虚拟实验室的场景实例,验证了该设计方法具有良好的开发效率以及系统的沉浸性与交互性.     

森林场景可视化和林火模拟仿真技术研究综述

森林是生态环境系统的重要组成部分。随着气候变暖,恶劣气候气象条件造成全球森林火灾频繁发生,给国民经济和消防救援带来巨大挑战,森林火灾已成为全球主要的自然灾害。因此,森林场景可视化建模、3维场景仿真、林火模拟仿真、火场复现、预测和灾害评估成为林业虚拟仿真研究热点。本文对树木形态结构建模技术、森林场景大规模重建和实时渲染、森林场景可视化、林火模型和林火模拟仿真等前沿技术和算法进行综述。对相关的林木、植被的形态结构表达和真实感可视化建模方法进行归纳分类,并对不同可视化方法的算法优劣、复杂度、实时渲染效率和适用场景进行讨论。基于规则的林木建模方法和基于林分特征的真实场景重建方法对大规模森林场景重建技术进行分类,基于物理模型、经验模型和半经验模型对森林火灾的林火模型、单木林火、多木林火模拟和蔓延进行总结,对影响林火蔓延的不同环境气象因子（如地形地貌、湿度、可燃物等）和森林分布对林火发生、扩散和蔓延的影响进行分析,对不同算法的优劣进行对比、分析和讨论,对森林场景可视化和林火模拟仿真技术未来的发展方向、存在问题和挑战进行展望。本文为基于森林真实场景的森林火灾模拟仿真和数字孪生沉浸式互动模拟系统的构建提供了理论方法基础,该平台可以实现森林场景快速构建、不同火源林火模拟、火场蔓延模拟仿真以及不同气象影响条件的火场预测,可对森林火场救援指挥、火场灾害评估和火场复原提供可视化决策支持。     

VRML在网络三维游戏设计中的应用

主要讨论了如何利用虚拟现实建模语言VRML来设计网络三维游戏。首先介绍了VRML的工作方式及特性,然后通过VRML与3DMAX的结合阐述了在设计网络三维游戏过程中三维建模的相关技术、,如：VRML的重要节点,三维游戏中虚拟场景模型的袁示,碰撞检测以及三维角色模型的建立。最后简要概括了VRML文件的优化及VRML的优缺点。     

VRML在网络三维游戏设计中的应用

主要讨论了如何利用虚拟现实建模语言VRML来设计网络三维游戏。首先介绍了VRML的工作方式及特性,然后通过VRML与3DMAX的结合阐述了在设计网络三维游戏过程中三维建模的相关技术,如:VRML的重要节点,三维游戏中虚拟场景模型的表示,碰撞检测以及三维角色模型的建立。最后简要概括了VRML文件的优化及VRML的优缺点。     

基于虚拟现实的三维园林景观设计仿真系统

现有的园林景观专业CAD软件对三维模型及虚拟仿真效果表达有限,只能进行二维施工图绘制.为解决动态景观特性,研发了虚拟现实技术的三维园林景观设计仿真系统,采用面向对象的参数化三维实体建模手段,实现了三维实体建模、设计场景的三维实时虚拟呈现、渲染图及动画制作、施工图绘制等功能,并探索了系统计算原理、实现方法及OpenGL扩展功能等相关技术.然后简要介绍了系统整体功能,详细论述了专业模块中的仿真过程.最后以工程实例验证了系统的有效性.     

虚拟场景中基于LOD的树木真实感建模

树是虚拟场景中的重要的景物之一。提出了用参数化的分形方法对三维树木进行真实绘制;将分形计算产生的树木数据用数据结构储存起来;并根据视点与树模型的距离确定所需树木模型数据的层次;从而充分发挥了应用分形技术生成的树模型真实感强的优点,消除了分形计算耗时长的缺陷,保证了树木生成的真实性和实时性。实践证明,用文中方法在可漫游虚拟场景中产生三维树模型,在实时性与真实感方面均取得了不错的效果。