高精度高速度曲面建模的3维地表模拟和漫游算法

三维真实感地形场景是生态系统模拟、虚拟地理环境和三维GIS不可或缺的要素,而高精度高速度曲面建模方法可以动态实时构建高精度曲面模型。论文引入高精度高速度曲面建模方法,提出了一种可以动态生成地表模型并实时绘制和漫游三维真实感地表的方法。该方法实时动态建立高精度DEM,结合改进的视点依赖多分辨率绘制方法,随视点改变动态重建并绘制当前DEM。首先建立当前可见场景的DEM,然后通过依赖于视点的简化等处理建立层次细节模型,进行实时场景绘制和漫游,随视点改变,在当前场景基础上动态加点和减点更新DEM及层次细节模型,生成当前可见场景,以次循环。实例测试表明,算法可产生真实感较强的场景,实时漫游效率较高,模拟精确。     

基于粒子系统的火箭飞行特效仿真的研究

基于粒子系统的特效仿真是运载火箭飞行可视化仿真中的重要环节.本文针对运载火箭飞行仿真中喷射火焰实时仿真难于实现的问题,对基于粒子系统的火箭喷射火焰动态模拟进行了研究.通过对火箭喷射火焰细节、特点的分析,建立了粒子系统的数据结构.详细介绍了算法的具体细节和关键技术,其中包括粒子的初始化和粒子发射器的初始化、粒子系统的更新.最后利用Billboard技术、OpenGL纹理映射等计算机技术实现了具有较强真实感的火箭飞行喷射火焰的实时仿真.     

基于DirectX的云模拟研究

虚拟场景的逼真动态显示是飞行模拟、实时动态仿真及虚拟现实等技术的基础。在飞行实时仿真系统中,云的模拟效果对于飞行模拟和飞行训练来说是非常重要的。文中介绍了3D图形函数库Direet3D,在分析纹理映射以及粒子系统实现原理的基础上,分别讨论了采用粒子系统建模和应用纹理动画技术来对云进行模拟,实现了真实感较强,渲染速度快的云层效果。文章最后对两种方法实现的云的模拟效果进行了对比,并指出了两种方法的优缺点,对今后的研究有一定的借鉴意义。     

三维动态云快速模拟的新方法

自然景观真实感的模拟是计算机图形学领域中的研究热点和难点之一.尽管人们对静态云的真实感模拟进行了大量的研究,动态云模拟的工作还比较少.动态云的快速模拟技术在计算机游戏动画、飞行视景仿真、影视广告等许多领域具有重要的应用价值.提出了一种三维动态云快速模拟的新方法.首先,在较低分辨率的网格上求解云运动的物理方程,获得动态云的速度场.然后,采用纹理漂移的方法来增加云的表面细节.通过充分利用GPU的加速性能,该算法可以达到较高的绘制速度.最后,对上述算法进一步优化处理,使其可以适用于多种硬件平台.     

基于汽车驾驶模拟器的实时雨雪效果模拟

针对传统粒子系统模拟动态景物不能兼顾系统的真实性与实时性,提出了一种实时雨雪特效模拟算法。该算法采用LOD技术,根据视点与粒子距离对雨雪进行分级,每级粒子进行不同的层次细节描述,同时引入着色器,充分利用GPU图形流水线的可编程性,将粒子系统的存储和运算交由GPU完成。将该算法应用到基于OSG图形开发包构建的汽车驾驶模拟系统中,仿真结果表明,该算法可以生成逼真的视觉效果,同时满足系统实时性的要求。     

大规模地形真实感渲染技术研究

针对快速增长的数据规模和计算机图形硬件处理能力之间的矛盾,对大规模地形真实感渲染技术进行研究。采用基于四叉树的层次细节算法渲染大规模地形,设计四叉树地形的存储结构,以视距和地形粗糙度的双重标准确定地形节点的细节程度,给出利用裙边修补裂缝的方法。实验结果表明,该技术能快速实时地完成大规模地形数据的调度和场景的真实感渲染。     

基于凝聚IFS的三维树木风中模拟

针对目前模拟动态自然景物的方法存在的缺点和不足,提出一种风场凝聚迭代函数系统IFS(Iterated Function System)变形算法。首先根据风的自然规律建立风场数学模型,并利用物理原理计算推导出风力参数;然后从一个已模拟的三维树木IFS吸引子出发,将风力参数与凝聚IFS相结合来控制不同层次树木枝条的变形,使模拟的三维动态树木既符合自然规律又符合分形的一系列特征。最后,通过实验结果表明用这种算法可以有效地模拟出三维树木在风中的动态摇曳。     

基于粒子系统的实时雨模拟

基于流体动力学和粒子系统理论，给出了一种实时生成三维雨的方法。算法以矩形基本粒子对雨粒子进行造型，采用动态纹理映射技术和透明度扰动方法，根据雨滴的降落运动方程，来描述不同大小雨粒子受到重力和空气浮力、阻力影响时的运动效果，采用与视点相关技术动态生成三维降雨场景。与传统的雨模拟算法相比，该算法既正确模拟了雨的运动行为，又降低了计算复杂性，真实再现了雨的三维视觉效果，在满足实时交互漫游的前提下表现出较强的真实感，具有一定的实用价值。     

基于粒子系统的三维场地降雨实时模拟

粒子系统是实时模拟三维地形场景中具有真实感的降雨情景的一种有效方法。本文基于粒子系统的基本原理分析并提出了适用的雨粒子系统和雨粒子的属性，采用了把雨粒子产生区域定义为一个视图体顶部的外接长方体、用象素点和直线作为雨粒子的形状、降落过程的重力作用模拟、用粒子组实现雨粒子的连续补充和雨粒子的降落高度检测等新的方法及算法。试验结果表明，该方法能有效地再现三维地形环境场景中的降雨景象，在满足实时交互漫游的前提下表现出较强的真实感，具有一定的实用价值。     

基于物理模型的实时卡通烟雾模拟算法

提出一种流体力学模型结合粒子系统的卡通烟雾实时模拟算法。通过Navier-Stokes方程建立烟雾流体场的物理模型,以保证运动轨迹真实感。为粒子属性引入浓度函数和作用半径,从而只需少量粒子就可快速获得浓度场分布。为了实现卡通化效果,使用代表动画师个人风格的卡通图元在不同浓度区域进行纹理贴图。试验结果证明,该算法高效快速,能实时生成自然生动的卡通烟雾效果。     

基于分形几何的动态云模拟

云是一种重要的自然景观。对云彩的模拟在视景仿真系统、计算机游戏、三维动画中有着广泛的应用。该文针对目前一些云彩模拟方法中存在的实现复杂、计算耗时、图像分辨力不高且只能生成静态云等问题,提出了一种在分形几何的Diamond—Square算法中采用改良的随机数发生器和顶点扰动、纹理运动结合模拟实现动态云的方法。基本思想是通过运用二次随机法构造改良的随机数发生器,并把它应用到分形几何的Diamond—Square算法中生成逼真的静态云图,然后通过顶点扰动、纹理运动结合模拟实现动态云。最后运用VC＋＋和OpenGL开发工具实现了云的动态模拟。结果表明,该方法实现简单,可获得实时、逼真的动态云效果。     

基于粒子群算法和RBF神经网络的云计算资源调度方法研究

为了获得云计算资源调度的多目标优化方案,提出了一种云计算资源的动态调度管理框架;然后给出了本系统的基本架构形式,并对其进行了详细设计;其次,建立了以提高应用性能、保证云应用的服务质量和提高资源利用率为目标的多目标优化模型,并结合最新的RBF神经网络和改进粒子群算法对其求解;最后,在CloudSim平台进行了仿真,实验结果表明提出的框架及算法能有效减少虚拟机迁移次数和物理结点的使用数量,在提高资源利用率的同时,能保证云应用的服务质量。     

基于粒子系统的战场环境特效仿真中云的模拟

基于粒子系统的特殊效果仿真是虚拟战场可视化仿真中的一个重要环节。本文以战场环境仿真为目的,阐述了粒子系统的原理,对自然环境中的云的物理特征进行了描述与分析,提出了基于粒子系统原理云模拟过程中的简化思路与模型,对云的动态方程进行改进分析,最终在Vega中根据简化模型实现了云的三维特殊效果仿真,并成功将其方法运用于某战场环境仿真系统中,最后给出了独立云团的效果图以及使用本文所研究的方法所得到的某战场环境仿真效果图。     

Modelling Cumulus Cloud Shape from a Single Image

Clouds are important components of the fascinating natural images. However, extracting cloud shapes from images remains a challenging task. This paper presents a calculation method for estimating the shape of a cumulus cloud from a single image suitable for flight simulations and games. The shape of the cloud is assumed to be symmetric. Based on this assumption, the intensities of pixels are correlated with the geometry of a cloud's surface via a simplified single scattering model. A propagation scheme is designed to derive the surface progressively, and mesh editing techniques are used to improve the surface. Finally, the cloud is represented by a particle system. The results show that the proposed method can generate realistic cumulus clouds that are similar to those found in the images in terms of the shape distribution.     

基于Monte Carlo 粒子滤波的POMDPs 在线算法

针对部分可观察马尔可夫决策过程(POMDPs)的信念状态空间是一个双指数规模问题,提出一种基于 Monte Carlo 粒子滤波的 POMDPs 在线算法.首先,分别采用粒子滤波和粒子映射更新和扩展信念状态,建立可达信念状态与或树;然后,采用分支界限裁剪方法对信念状态与或树进行裁剪,降低求解规模.实验结果表明,所提出算法具有较低的误差率和较快的收敛性,能够满足系统实时性的要求.     

新型烟花模拟方法

在分析现有的烟花模拟方法的基础上,引入渲染到纹理技术。以多次绘制屏幕纹理的方式,渲染烟花运动过程中产生的尾焰,结合粒子系统方法,使得烟花的模拟速度得到了有效提升;用该方法以及曲线数学模型模拟出了树形、海豚形状的新型烟花。实验结果证明,该方法在模拟烟花数量较多的情况下,较传统方法能够体现出更好的实时性。     

基于CUDA粒子系统的烟花仿真

粒子系统的基本理论符合自然世界的客观规律,适用于烟花等复杂现象的仿真。针对粒子系统仿真存在的计算和内存资源消耗巨大等问题,建立了基于统一计算设备架构(CUDA)框架的粒子系统基本模型,讨论了模型中粒子的存储与运动更新,研究了基于CUDA的并行KD-TRIE邻近粒子搜索算法。运用建立的CUDA粒子系统,研究了烟花仿真的具体实现。仿真结果表明,系统能够较逼真地仿真烟花的上升与绽放过程,帧率高达每秒312帧,仿真的真实感和实时性得到增强。     

基于云模型的自适应量子粒子群算法

利用云模型理论能兼顾随机性和模糊性的特质, 提出一种基于云模型的自适应量子粒子群优化算法。首先分析量子粒子群算法的控制机制, 在此基础上, 使用云算子实现对每个粒子的吸收扩张因子自适应控制, 达到在进化过程中对粒子飞行位置动态调整的目的, 使算法具有较快的收敛速度和较强的全局搜索能力。同时, 补充针对性的优化方案, 有效避免算法陷入局部最优。对典型测试函数的仿真对比实验表明, 该算法具有寻优能力强、搜索精度高、稳定度好等优点, 相比其它同类算法具有一定优势。     

基于粒子系统和形状匹配的实时无网格变形仿真

介绍了一种基于粒子系统和形状匹配的无网格变形算法。该算法将模型的每个顶点当成一个粒子,一个模型对应一个粒子系统,通过粒子系统控制物体外形。同时,每个粒子都对应一个目标位置,粒子与其目标位置之间存在弹力,能将粒子拉向目标位置,使得变形后的物体能够恢复原来的形状。目标位置可以通过粒子系统未变形时的静止状态与当前变形状态之间的形状匹配来计算。该算法简单,易于实现,且不需要复杂的数据结构。实验结果表明该算法稳定,具有实时性,可以有效地应用于三维游戏中。     

一种基于Hadoop的动态树增量更新方法

为适应真实环境中数据量大、流程复杂、计算密集的数据挖掘需求,提高传统树增量更新挖掘效率,改变已有算法的串行执行方式,提出一种基于Hadoop的动态树增量更新方法。介绍云计算、模型与执行流程等基本概念,针对现有Hadoop平台中任务调度的随机分配策略,设计一种动态云平台中的资源调度与分配算法,以期达到成本消耗的最小化,给出树增量更新挖掘算法以及2个并行算法（DeleteFreqTree和FindNewTree）,完成树数据的增量挖掘工作。实验结果表明,该并行算法有效可行,具有高效性与良好的扩展率,能够对海量树数据进行更新挖掘。