并行化水体表面动态多分辨率物理仿真模型

大面积水体仿真中的细节捕捉较为困难,且渲染效率容易受限。为此,提出一种基于图形处理单元(GPU)的水体表面动态多分辨率物理仿真模型。采用细节层次渐进网格划分方法对水体表面进行建模,利用统一计算构架和GPU技术加速纳维-斯托克斯方程的求解。实验结果表明,随着初始网格分辨率的提高,该模型的加速比逐渐加大,在分辨率达到1 024×1 024的情况下,能保证30帧左右的渲染 效率。     

海底隧道三维仿真监控系统的研究与实现

为了直观、实时地监控海底隧道交通状况、设备运行状态,及时发现并排除异常情况,将虚拟现实技术应用到海底隧道监控领域,建立了海底隧道三维仿真监控系统。该系统重点研究了ICE中间件技术,并将其应用到异构三维仿真系统进行数据通信;功能上,实现了在三维海底隧道场景中,设备状态的实时更新以及交通、火灾应急预案的详尽展示。相较于二维监控系统,更生动、灵活的呈现隧道内部及周边环境,为胶州湾海底隧道的稳定、安全通行提供技术支持。     

基于GPGPU的海量山地地形数据的实时绘制算法

针对山地地形海量数据的特点,基于GPU的Geometrical Clipmap算法,应用简化的工作流程,结合GPGPU技术,采用了一种更为合理的高程数据组织交换模式,通过引入高程误差数据巧妙地解决不同分辨率之间的裂缝问题,并对高分辨率的遥感影像作为地形纹理的实现方法加以补充,进而实现可应用于虚拟现实系统的海量地形数据的实时可视化.     

基于三维场景出图的拼接制作2.5维地图算法

针对目前2.5维电子地图的制作与其三维虚拟场景相对独立,且不易更新维护的问题,提出了对三维场景进行图片输出并拼接实现2.5维地图制作的算法。首先设定摄像机长宽值作为最小出图单位,在指定范围内,使用最小出图单位以任意水平角度和俯仰角度输出三维虚拟场景效果图,并记录相关空间信息。然后根据图片左上角点坐标值对所输出图片进行无缝拼接。实验结果表明,该方法在保证地图空间实体表现能力的同时,能够快速替换图中更新区域,提高2.5维地图制作效率。     

虚拟海洋环境中碰撞检测的研究与实现

碰撞检测是虚拟现实系统的一个重要组成部分,它对虚拟场景漫游及动态元素表达的真实性起着至关重要的作用.但同时它也会占用的较多的系统资源,降低实时渲染效率.分析比较了几种常用的碰撞检测算法,并根据虚拟海洋环境自身的特点,采用基于高度图的地形碰撞检测法、包围球法、沿坐标轴的包围盒法相结合的方法对虚拟海洋平台的碰撞检测功能进行了实现.同时对碰撞发生后的碰撞反应进行了研究.在保证实时渲染的要求下有效地提高了虚拟海洋环境的真实感和用户的沉浸感.     

基于图像空间的快速碰撞检测算法

为了满足日益复杂的虚拟环境中碰撞检测的高实时性要求,提出一种基于图像空间的快速碰撞检测算法,有效利用了图形处理器(GPU)的加速功能。该算法以基于物体空间的凸块层次二叉树技术及方向包围盒(OBB)之间的碰撞检测为前提,可快速排除场景中明显不相交的凸块;然后通过生成的凸块潜在碰撞检测集,在RECODE算法的基础上,得到一种运行效率更高的碰撞检测算法。实验结果表明,在同等复杂的虚拟环境中,尤其是复杂度较高的虚拟环境中,该算法具有更高的碰撞检测实时性,取得了良好的效果。     

基于IOCP的数字城市网络用户服务器的研究

本文首先提出在数字城市网络化进程中为满足大型虚拟场景以及多用户同时访问的需求,从而首次引入了P2P网络架构,继而提出在混合式P2P架构中服务器既要维护大量的客户连接又要使性能最优的要求,从而首次引进了IOCP模型,本文的重点是通过研究分析IOCP模型的优良机制以及建立IOCP程序软件的流程,设计了P2P网络数字城市系统中基于IOCP的用户资源协调服务器原型系统,并对服务器软件的功能及相关实现技术进行了介绍,最后应用当前最流行的测试软件LoadRunner对服务器进行了大量用户同时在线登录的性能测试,测试结果正常。     

曲面多通道立体投影系统及其配准方法

为解决曲面投影图像的几何失真和立体感畸变问题,设计并实现一个曲面多通道立体投影系统。该系统利用透视投影校正非线性失真,通过重投影变换对立体投影图像进行精确配准,基于NURBS曲面拟合得到投影形状的立体投影,采用图形处理单元的加速技术实现多通道间的实时边缘融合。实验结果表明,该系统具有较高的校正精度和较快的渲染速度。     

一种新型的PCB图像快速配准算法

PCB图像配准是进行自动光学检测的关键步骤。PCB中往往存在许多相似图形和区域,一般特征点提取和匹配方法效率低,且容易产生误匹配。提出一种以PCB图像中特定几何图形的中心作为特征点,基于相似三角形约束的快速配准算法。提取实测图和标准图中圆形和方形的中心点集进行DT剖分,找出两幅图三角网中的相似三角形集,再对相似三角形的中心点集进行二次剖分和比对,以增强匹配的可靠性。实验证明:该方法计算速度快、匹配正确率高,且能得到均匀分布的正确匹配点。     

基于GPU的地球大气层和三维体积云仿真

分析地球大气层的实际参数及大气密度随海拔高度变化的关系,设计光线投射算法,在图形处理器中实现空气粒子的精确大气散射运算,通过建立3D查找表对计算过程进行加速,实现地球大气层的高效仿真和大气内部高密度三维体积云的实时渲染.实验结果表明,该方法真实感较强,渲染效率较高.