支持HLA仿真和并行绘制的统一对象模型研究

随着计算机硬件、软件、网络以及社会需求的发展,分布式交互仿真应用对大规模复杂场景和大量仿真实体对象的管理能力和绘制能力提出了较高的要求.针对现有HLA仿真应用中大规模复杂场景的视景仿真实时性较差、仿真实体对象管理与绘制对象管理是分离的等问题,提出了统一对象模型,包含异质实体对象树、操作记录列表和统一访问接口,实现了仿真实体对象和绘制对象的高效组织和统一管理.该统一对象模型在HLA仿真平台和并行绘制平台之间建立了高效的数据交换桥梁,减轻了两者集成的开发工作量,并有效地支持了大规模复杂场景和大量仿真实体对象的实时绘制,有助于提高仿真的实时性.该统一对象模型对于HLA仿真平台和并行绘制平台具有通用性.最后给出了实验结果和分析.     

一种基于采样点的大规模群体实时三维可视化方法

大规模群体的三维可视化是虚拟现实领域的研究热点之一.目前,由于驱动方法与渲染效率的问题,在虚拟空间中创建的大规模虚拟群体很难同时满足驱动与渲染过程的逼真与实时.该问题对于群体规模庞大,个体外形、动作具有一定程度个性化,需要进行独立运动控制的场景尤为明显.针对这一问题,提出了一个高效的大规模虚拟群体三维可视化方法:首先,通过使用模板派生技术从少量模板模型派生出大量外观各异的个体模型;其次,使用运动数据个性化变形技术实现了运动数据的重用;最后,使用基于采样点的渲染技术实现了大规模数据的实时显示.在上述工作基础上,研究并开发了一套大规模虚拟群体的三维可视化系统,能够方便的在普通PC机上实时、逼真的展示大规模的运动虚拟群体,并实现了60000群众紧急疏散过程的实时三维可视化.     

一种基于数据差分的频域体绘制算法

针对频域体绘制的图像质量问题,提出一种基于数据差分的且能动态提升图像质量的频域体绘制算法。用数据场差分替代原数据场,计算三维数据场的动态调节因子,通过模拟补偿图像的深度感和真实感,动态地调节图像质量。设计了采样点合并等加速技术绘制图像。实验结果表明该算法能提升图像质量,加快了绘制速度。     

电磁环境三维可视化技术

针对当前比较复杂的电磁环境,在分析其应用需求的基础上,确定电磁环境可视化的几个基本要素,提出用三维可视化技术来构建电磁环境,采用直接体绘制、面绘制和切片绘制的方法对共进行可视化。利用这些方法实现了某区域电磁态势分析结果的可视化,试验结果证明该方法具有较好的可视化效果。     

A hybrid rendering algorithm for textile objects

Although realistic textile rendering has been widely used in virtual garment and try-on systems, a robust method to simulate textile with a realistic appearance and high fidelity is yet to be established. We propose to use a novel hybrid geometric- and image-based rendering (GIBR) method to achieve photo realistic representation of textile products. The image-based technique, with its radiance synthesis algorithm, enables us to recover the reflectance properties of textile in an environment photo, and thus can render the appearance of textile material. The geometry-based technique, with its traditional illumination model of assigning illumination parameters extracted from the original scene (such as radiance and chroma dispatch), makes it possible to interactively manipulate 3D virtual objects in the “real” environment. Our realistic textile rendering method has advantages over the traditional ones in its easiness to implement and its wide range of applications.     

Video-based running water animation in Chinese painting style

This paper presents a novel algorithm for synthesizing animations of running water,such as water-falls and rivers,in the style of Chinese paintings,for applications such as cartoon making. All video frames are first registered in a common coordinate system,simultaneously segmenting the water from background and computing optical flow of the water. Taking artists’ advice into account,we produce a painting structure to guide painting of brush strokes. Flow lines are placed in the water following an analysis of variance of optical flow,to cause strokes to be drawn where the water is flowing smoothly,rather than in turbulent areas: this allows a few moving strokes to depict the trends of the water flows. A variety of brush strokes is then drawn using a template determined from real Chinese paintings. The novel contributions of this paper are:a method for painting structure generation for flows in videos,and a method for stroke placement,with the necessary temporal coherence.     

直接体绘制技术研究

直接体绘制技术是可视化研究领域的一个重要分支,是目前最活跃的可视化技术之一。该文首先介绍了体绘制技术的原理,分析其实现的关键技术及算法。然后介绍了可视化工具VTK,及其对光线投射算法的实现过程。     

体绘制方法研究与实现

体绘制方法是当前研究的一个热点问题,它的应用遍及医学、地质学、物理学、和科学计算等诸多领域。但目前它仍处于发展阶段,有许多问题都有待于进一步的研究。该文对体绘制方法中的若干算法进行了研究与比较,实现的算法是基于开发平台windows SDK,用C语言和原始的API编写Windows程序,以提供最佳的性能、最强大的功能和最大的灵活性。     

基于点的绘制与压缩技术

基于点的模型数据往往非常庞大,因此怎样在有限的硬件环境下对庞大的点云数据进行压缩传输和实时绘制成为基于点的图形学中两个最重要的问题.回顾了基于点的绘制的最新研究进展,将基于点模型的压缩算法分为渐进压缩编码和单分辨率压缩编码两类分别进行介绍和分析比较,并给出了一些研究建议.     

可变材质的实时全局光照明绘制

现有的基于预计算的全局光照明绘制算法都假设场景中物体的材质固定不变,这样,从入射光照到出射的辐射亮度之间的传输变换就是线性变换.通过对这种线性变换的预计算,可以在动态光源下实现全局光照明的实时绘制.但是,当材质可以改变时,这种线性变换不再成立,因此,现有算法无法直接用于动态材质的场景.提出了一种方法:在修改场景中的物体材质时,可以实时得到场景在直接光照和间接光照下的绘制效果.将最终到达视点的辐射亮度根据其之前经过的反射次数及相应的反射材质分为多个部分,每个部分和先后反射的材质的乘积成正比,从而把该非线性问题转化为线性问题.又将所有可选的材质都表示为一组基的线性组合.将这组基作为材质赋予场景中的物体,就有各种不同的组合方式,预计算每种组合下所有部分的出射辐射亮度.在绘制时,根据各物体材质投影到基上的系数线性组合预计算的数据就能实时得到最终的全局光照明的绘制结果.该方法适用于几何场景、光照和视点都不发生变化的场景.使用双向反射分布函数来表示物体的材质,不考虑折射或者半透明的情况.该实现最多包含两次反射,并可以实时绘制得到一些很有趣的全局光照明效果,比如渗色、焦散等等.