基于粒子和纹理绘制的火焰合成

现有的火焰合成算法多数都是基于粒子系统，其主要缺点是运算量大。本文先用少量粒子勾勒火焰的外轮廓线，再用纹理绘制的方法填充火焰纹理。这样既利用了粒子系统形成轮廓线的真实感，又避免大量的粒子状态运算，并能体现动态火焰纹理的一致性和连续性。     

基于粒子系统的蜡烛火焰实时模拟

应用粒子系统模拟模糊不规则物体的关键问题是真实感和实时性,在剖析影响真实感和实时性的因素基础上,提出了提高粒子系统真实感和实时性的有效方法。为提高真实感而将粒子、粒子源、力产生器统一在一起,即将粒子源、力产生器和可视化粒子看作都由力驱动。用合适的力类产生较好的火、烟、云及爆炸的实时模拟,用OpenGL显示列表技术提高绘制效率,简化粒子的碰撞处理来减少计算复杂性,利用层次空间减少计算工作量。实验结果表明,该方法满足实时性和真实感的要求。     

基于粒子系统的蜡烛火焰实时模拟

应用粒子系统模拟模糊不规则物体的关键问题是真实感和实时性，在剖析影响真实感和实时性的因素基础上，提出了提高粒子系统真实感和实时性的有效方法。为提高真实感而将粒子、粒子源、力产生器统一在一起，即将粒子源、力产生器和可视化粒子看作都由力驱动。用合适的力类产生较好的火、烟、云及爆炸的实时模拟，用OpenGL显示列表技术提高绘制效率，简化粒子的碰撞处理来减少计算复杂性，利用层次空间减少计算工作量。实验结果表明，该方法满足实时性和真实感的要求。     

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.     

真实感火焰模拟

针对火焰的计算机模拟难以实现真实感和实时性的问题,提出一种基于物理模型与图形处理器(GPU)通用计算相结合的火焰模拟方法.该方法首先采用半拉格朗日法求解流体方程,运用基于3D纹理的体绘制对火焰进行三维渲染.然后,根据光照和密度场将光谱转换成颜色分布来模拟火焰颜色,并在GPU上加速实现,使得真实感和实时性之间达到了平衡.     

基于物理模型的三维火焰实时渲染

火焰等无规则物体的模拟近年来成为计算机图形学中的一个研究热点。传统的基于粒子和纹理技术生成的火焰,并不能真实地反映物体的运动过程,生成的火焰效果图具有随机和生硬的特点。为了解决火焰模拟过程中难以实现的实时性和真实感的问题,文中采用一种基于物理模型的火焰实时渲染方法,应用有限差分法求解Navier-Stokes方程,采用半拉格朗日法求解平流项,扩散方程则利用隐式迭代方法进行求解,利用GPU强大的并行计算能力对求解过程进行加速,利用光线投射算法对火焰进行渲染,最后生成了逼真的火焰图像。实验结果表明该方法实现简单,渲染速度快,显示的效果真实。     

基于OpenGL与粒子系统实现三维喷泉模拟

喷泉、瀑布、火焰、水流、雨、雪等自然景物具有不规则性、动态性和随机性,模拟十分复杂。模拟自然景物的方法有两种:基于物理建模技术的方法与基于粒子系统建模的方法。运用粒子系统建模方法分析了喷泉水体模型,研究了喷泉水珠粒子产生、运动和消亡的机理,构建出三维喷泉粒子系统模型。采用了三维立体显示技术和纹理映射技术增强喷泉绘制过程中的渲染和真实感。基于OpenGL,采用Visual C++6.0编程实现了三维喷泉模拟。实验结果表明,该方法模拟效果真实,在普通的PC平台上即可满足一般动画的实时需求。     

基于粒子系统和音频系统的烟花模拟

针对模糊物体的模拟方法存在着粒子数量绘制巨大、粒子运动状态复杂、计算耗时、实时性及逼真性不够等问题,提出了一种基于粒子系统和音频系统的烟花模拟方法,以三角形格作为绘制烟花粒子的基本图元,结合纹理映射,色彩融合技术来绘制烟花粒子,在显示列表中生成纹理,再结合FMOD引擎技术,加入音频系统,实验结果表明提出的方法增强了模拟的逼真性.     

虚拟战场环境中典型特效生成方法概述

在虚拟战场环境中特殊效果的仿真逼真度直接影响着整个视景仿真的质量,而在众多特效中烟、云、雾、火焰等不规则物体的仿真一直是视景仿真的重点和难点.该文介绍了生成烟、云、雾、火焰等不规则物体的粒子系统方法、分形方法、分形粒子方法、纹理映射方法、物理过程方法和细胞自动机方法六种方法,总结了这些方法的特点及使用场合.最后,根据当前技术走向并行化的趋势对未来可能出现的生成不规则物体的方法作出分析.     

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。     

一种基于GPU的粒子系统火焰模拟

针对传统火焰模拟耗时、模拟真实性不理想这一问题,提出了一种借助GPU(图形处理器)高通用计算能力进行并行模拟的粒子系统火焰模拟方法.该方法采用基于方位角和仰角的粒子散射器、基于层流火焰轮廓计算公式的火焰外形计算及通过拉格朗日插值方法平滑火焰骨架线等手段提高了素流火焰的模拟真实度.在提高性能方面,该方法使用全局存储空间存储粒子信息,避免了因使用纹理存储而产生的反复绑定的开销,同时结合GPU强大的通用计算能力,通过采用CUDA(计算统一设备架构)编写的并行算法,实现了基于GPU的拉格朗日插值并行求解及并行计算、更新粒子属性,并就如何确定块内线程数量作了论述.实验结果表明,该方法满足了火焰模拟的真实性和实时性要求,且较传统方法有很大的提高.     

基于多粒子系统的火焰三维模拟

基于粒子系统的火焰模拟算法的缺点是所需的粒子量大,且在风力影响下粒子运动的随机性太强,导致模拟效果不逼真。将不受风力时的火焰基本运动轨迹和风力影响相叠加,来模拟多风影响下火焰表面的运动,在保证动态火焰纹理一致性和连续性的同时,减少粒子数量,提高渲染实时性,并实现了风的参数的人为控制,增强了模拟效果的逼真度和在不同场景下的适应性。     

基于OSG粒子系统的消防水柱模拟研究与应用

消防水柱的模拟在消防模拟演练中有着广泛的运用．为了模拟真实的消防水枪喷出水柱的效果,建立逼真的仿真场景,提出了一种基于OSG（open scene graph）粒子系统仿真模拟技术,结合场景真实数据的自定义水粒子模型设计方式．该模型依据水柱的两个端点间水平距离和高度差数据,动态的产生水粒子的属性值,解决了传统模型中水柱不够真实的情况,实验结果表明,自定义水柱粒子模型能够真实的模拟消防水枪喷出的水柱,具有逼真的仿真效果．     

飞行模拟系统中导弹尾焰的实时生成

虚拟现实（ＶＲ）系统对火焰的模拟,通常采用纹理映射技术,即采用二维火焰图象作为纹理,将其映射到画面对应位置。由于纹理是二维的,所以无法从各个角度对火焰进行观察,从而大大影响了场景的真实感及用户的沉浸感。本文提出了一种在ＶＲ飞行模拟系统中生成导弹尾部火焰的算法,用该算法产生的三维尾焰,在形状、色彩、动画效果上均十分逼真,且计算开销较小。对于有图形硬件支持的ＶＲ系统来说,完全可以实现尾焰的实时生成。     

基于帧间动态和纹理特征的邮轮舱室火焰识别

火焰探测是火灾探测和监测系统中的一项重要任务。论文提出了船舶火灾探测中火焰的动态和纹理分析方法。火焰最初是根据多尺度颜色空间中的颜色强度分割的,称为候选火焰区域。从候选火焰区域中提取动态和纹理特征,通过混合纹理描述符获得混合纹理特征。结合动态特征,得到了动态混合纹理特征。最后,利用极值学习机分类器,根据提取的动态和纹理特征,将候选火焰区域划分为真实火焰或非火焰区域。结果表明,所提出的火灾探测技术有较好的识别率,可有效降低误检。     

Fire accident reconstruction based on LES field model by using orthogonal experimental design method

The main objective of fire accident reconstruction is to determine the fire source and find out the fire spread. The temperature and the fire spread mark are the most important information in a fire accident, the information can be fully utilized based on Large Eddy Simulation (LES) field model, which has been widely used as simulation model for fire analyses. However, this model is not popular in fire accident reconstruction because it needs lots of simulation runs, which increases the reconstruction time and cost. The use of orthogonal experimental design (OED) method as a tool to reduce the simulation runs in fire accident reconstruction is proposed in this research. An orthogonal array is selected on a discrete design space and levels are chosen from candidate values. Matrix experiments with the orthogonal array are conducted and range difference analysis is used to find out the optimum levels. The method proposed in this research is applied to a typical house fire accident as a validation. A group of optimum levels was obtained and the corresponding simulation was studied. The reconstruction results can provide a scientific foundation for accident judgements.     

基于OpenGVS战场火焰烟雾的模拟

战场特效有助于虚拟战场环境气氛的烘托,其模拟质量直接影响着整个战场仿真的质量.对于战场上的烟雾、火焰等不规则物体,不能采用传统的几何方法建模,而只能采用粒子系统等复杂的数学模型进行模拟.但在战场环境模拟时,同一场景中常常会出现多处火焰、烟雾的情况,这时巨大的计算量势必大大影响场景仿真的实时性.文章对基于OpenGVS的特效实现方法进行了研究,提出一种基于OpenGVS开发平台,将粒子系统模型与二维纹理动画模拟相结合的实现方式,明显减少了模拟所需计算量.将此方法运用到某型高炮训练仿真器的场景模拟中,实际应用表明,保证实时性的同时使战场特效得到了高质量的模拟.     

基于视频动态纹理的火灾检测

长期以来,森林火灾检测一直都是世界范围内的一个重要研究课题,对于保护地球环境及人类安全都有重要意义.基于视频监控的火灾检测对于实时性和正确性要求很高,而传感式探测器和传统图像型探测器不能满足要求.提出了一种基于动态纹理特征分析的新型图像型火灾检测算法,对于森林这样的复杂大空间场景尤为适用.通过对CCD摄像机拍摄的视频图像,建立线性动力系统(LDS)模型,分析其动态纹理特征,最后利用Adaboost分类器判断火灾是否存在.实验结果表明,此算法能够达到95％的检测准确率,且具有较好的应用前景.