基于物理模型的近岸海浪建模与实时绘制

提出一种可以逼真地模拟大面积近岸海浪的方法。首先利用Boussinesq类方程求得指定海域一段时间内的海面运动序列;然后通过对此序列进行重建,得到"无限"长的海面运动序列;最后把相应的海面高度场作为顶点纹理进行绘制。在绘制时采用视点相关的海面网格,达到实时绘制的效果。实验表明,该方法模拟的大面积近岸海浪真实感强,绘制速度快,适合于实时仿真应用。     

航海雷达电磁波绕射仿真模型及其应用

模拟电磁波浇射并应用于航海雷达模拟器，突破了雷达模拟技术中多年一成不变的几何关系运算。实践证明，这种模拟方法能够大幅度提高航海雷达仿真质量。     

一种基于跳表的DDM相交区域快速查询算法

HLA是为提高仿真系统的互操作性和可重用性而提出的新型分布仿真标准。HLA中数据分发管理服务的目的是通过邦员对数据公布和订购区域的表达来过滤一个邦员所接收到的数据,同时减少对网络带宽的消耗。DDM的核心是多维矩形区域动态相交查找的问题,其算法性能的好坏对DDM的效率是至关重要的。现有的一些动态区域查找算法还不能同时满足高效、精确且易于实现等要求,为此设计出一种基于跳表数据结构的用于快速相交区域查找的区问跳表,同时分析了区间跳表的构造原则以及基本操作的流程,并在此基础上提出了基于区间跳表的相交区域查找算法。该算法的匹配精度高,时间复杂度低,且具有编程实现简单的特点。     

海浪实时绘制中波浪谱的选择

Phillips谱是海浪实时绘制中常用的波浪谱.首先分析了Phillips谱的结构,指出该谱是一个瞬时空间谱,其频率谱符合Neumann形式,与P-M谱接近,其方向分布函数为国际拖曳水池会议推荐的形式.令P-M谱与Phillips谱具有相同的单位面积波能,给出了Phillips谱风速的确切含义并计算出该谱的常数.除了使用Phillips谱,还尝试其它形式的谱.用P-M谱和cos-2s形式方向分布函数构造了瞬时空间谱PM-cos2s形式,用JONSWAP谱和Poisson形式方向分布函数构造了瞬时空间谱J-Po形式.比较3种谱的绘制结果发现,使用Phillips谱、PM-cos2s谱的绘制结果均能反映风速对海浪的影响,不能反映风距的影响,使用J-Po谱的绘制结果既能反映风速、也能反映风距对海浪的影响,且三者的绘制帧率一致.如果要选择适合航海模拟器中海浪绘制的瞬时空间谱,该谱的风参数既应包括风速,也应包括风距,且生成波应在风向的(-π,π]范围内,因此J-Po谱在三者中最适合航海模拟器.绘制结果已应用于航海模拟器中.     

航海模拟器与分布交互仿真技术

该文介绍采用DIS技术开发航海模拟器系统的设计思想及主要技术，包括船舶操纵数学模型、以电子海图为背景的船舶动态显示、雷达/ARPA图象、用OpenGL开发三维视景、仪表以及网络技术。     

不同视点重叠图象拼接方法研究

不同视点重叠图象的拼接算法大都需要估计相机参数和每个像素的深度等。要求有较多的源图象，由于海上实景拍摄难度大，因此符合要求的源图象十分有限，这些现有的算法对于生成生成船舶操纵模拟器中的视景并不适用，根据船舶操纵模拟器对视景的要求和背景实景图象拍摄的具体要求，依据三维成像几何理论，建立了相邻重叠图象的成像几何模型，在此基础上经数学推算得出，仅当重叠区域中的两物点位于同一景深面上或位于两视点垂直平分面上时，在左右像面上两相应像点间的距离才不产生变化，由此提出在一定条件下的不同视点重叠图象的基于视点垂直平分面最深景物线和基于同深景物面平行景物线对的匹配算法和图象拼接的平滑算法，实验结果表明，该算法的拼接效果较好，可推广到对背景几何精度要求不高的中远距离不同视点重叠图象的拼接应用中。     

任意拓扑三角形网格的全局参数化

提出了一种零亏格的任意拓扑流形三角形网格自动全局参数化方法 .算法首先采用顶点对合并的网格简化方法构造一个网格的累进表示 ,在进行网格简化的同时 ,对被删除的顶点相对于顶点合并操作所得到的新顶点的邻域进行局部参数化 ,由此得到一个带局部参数化信息的累进网格 ;然后将网格简化所得到的基网格进行中心投影到一个单位球面上 ,并采用累进恢复的方法将删除的顶点按与删除时相反的顺序逐次添加回网格上来 ,所添加顶点的坐标不再是其删除前的坐标值 ,而是由局部参数化信息计算得到 ,并且保证是位于单位球面上的 .由此得到原始网格的单位球面参数化网格     

立体显示中双目视差模型和深度感知研究

为在平面幕上建立立体视觉,通过模拟真实世界中人眼获取图像过程,介绍计算机绘制双眼视差图像的方法。给出虚拟场景中 2种放置双眼视见体的模型,通过投影分析可以得出内束模型会引入垂直视差,且水平视差不恒定,从而引起同一深度面的物体被感知深度变形。离轴模型符合人眼建立立体视觉的习惯,可以正确反映出物理屏幕前后不同深度的物体,且比单眼图像的视野范围大。     

大规模海浪场景的真实感绘制

针对计算机图形学中大规模海浪场景绘制的难题,提出一种实时绘制高真实感海浪的方法.首先提出同心圆网格模型来模拟海浪表面;然后利用基于GPU的快速傅里叶变换方法生成海浪高度图,并模拟了Choppy波,减轻了磁砖效应.分别采用立方体纹理映射、平面反射及Phong镜面反射技术模拟海面对天空、景物、太阳的反射效果,并在海面的折射效果中考虑了海水深度的影响.最后模拟了海浪中的泡沫以及景物在海面上的阴影效果.该方法已成功地应用在航海模拟器中.     

基于Web的航海训练系统中时空一致性研究

基于Web的船舶操纵训练系统(WBMTS)面临的一项严峻挑战就是多个仿真节点间的时空一致性维护问题。重点研究如何减小WBMTS中由于网络传输延时造成的多用户交互时的时空不一致的问题,通过估算出客户端之间的数据传输延迟时间,在DR推算新的位置时进行相应的延迟补偿,修正客户端之间由于网络延迟引起的时空差异,从而实现不同客户端的同步。试验结果表明,该方法在不影响WBMTS交互实时性的同时,有效地减少了时空不一致。