基于声线跟踪法的室外声场仿真

大部分声场仿真侧重于在室内封闭声场的前提下研究声场能量脉冲响应,进而获得其他声学参数,而室外声场环境由于差别较大,考虑因素较多因此研究较少。该文在经典声线跟踪法的基础上,通过构建虚拟环境中室外声场模型,提出了步长法动态定义接收点的声线跟踪法;在考虑室外环境因素的前提下,模拟计算出不同位置处的能量脉冲响应,经实验验证具有较好的效果。     

三维空间声场的计算机仿真

以声线跟踪法为理论基础，通过建立声场各要素（声源、声传播方式及接收者等）的计算机模型，构造出声源至接收点之间的滤波函数，由此模拟计算声场中不同点处的声场评价指标。用VisualC 和OpenGL编制了相应的计算机仿真程序，通过比较实测和仿真结果，验证了算法的正确性和可行性。     

一种分层海洋中求取本征声线的新方法

提出了一种在恒定深度的分层海洋中计算本征声线的方法。该方法在跨度模型的基础上，将本征声线表示为三段声线跨度的组合，建立跨度方程组以确定本征声线。采用计算本征声线的方法，可以计算若干条本征声线的出射角、到达角、到达时间和传播损失。如果给定声源的辐射频率以及海底信息，还可以计算声线携带声波的强度和相位，这样在经典射线理论的基础上可以简明的描述声场分布，给水声通信时变特性分析和通信系统的设计奠定一定基础。     

一种虚拟人导航运动的路径规划算法

提出了一种虚拟人在复杂的3D障碍环境中根据导航目标快速进行最优路径规划的算法,该算法以使用栅格法表示虚拟环境为基础。首先,将虚拟环境中虚拟人高度范围内所有障碍物的几何形状映射到一个离散的2D位图,并对障碍物进行“膨胀”;然后,使用提出的算法规划出一条从初始位置到目标位置的最优路径,引导虚拟人在虚拟环境中进行导航运动。该方法可以在较少的内存代价和计算代价的情况下,快速规划出从虚拟人目前位置到目标位置的最优路径,算法的可行性和有效性经过实验验证。     

改进Top-hat变换的小目标跟踪算法及FPGA实现

在改进Top-hat变换的基础上,设计并实现了一种基于FPGA的红外小目标实时稳定的跟踪系统。针对经典Top-hat变换对小目标检测的局限性,提出一种改进的Top-hat变换并将其用于对图像中小目标的增强。在此基础上,通过对视频序列中目标的运动估计和基于特征滤波器的空间滤波,稳定有效地计算出小目标的位置。为了将算法移植到FPGA芯片以获取实时的小目标跟踪效果,完成了系统的整体架构设计,并针对模板窗口运算在FPGA内实现的传统方法效率低的特点,设计一种基于FPGA的新型模板窗口计算方法,应用于相关的算法模块中。实验结果表明：系统可以获得良好的检测与跟踪效果,而且能够在20 ms内完成目标位置的计算,满足小目标跟踪的实时性要求。     

基于机器人力控制表面跟踪的遥控焊接虚拟环境标定

提出了基于机器人力控制表面跟踪的遥控焊接虚拟环境标定方法．采用基于力觉传感器坐标系横切面轮廓线的力控制策略对工件表面进行跟踪,并精确测量接触点的空间位置．通过椭圆跟踪轨迹直接最小二乘拟合算法和T形管工件标定算法,解决了T形管工件的虚拟环境标定问题．实验结果表明,该方法可以实现高精度的虚拟环境标定,虚拟环境模型精度能够满足以被动柔顺方式完成遥控焊接接触任务的需要．     

两个听音点处三维声场重建方法

随着3D电影和电视技术的迅猛发展,三维声场重建技术成为当前的研究热点。日本NHK提出了22.2多声道系统,该系统可以在中心听音点或中心听音区域内为听音者带来三维听音体验。但是当重建声场中多于一个听音者时,该系统不能为处于非中心听音点处的听音者带来最佳听音体验,因为最佳听音点位于中心点处。为了解决这一问题,提出一种两个听音点处的三维声场重建方法,通过保持重建前后两个听音者所在位置处的声压和质点速度不变,该方法可以允许两个听音者同时获得最佳听音体验。在两个区域内部,通过仿真实验对比分析了重建区域大小,重建区域之间的距离、角度对重建误差的影响,实验结果证实了提出方法的有效性。     

用于人体运动数据调理的模糊算法

介绍一种用于人体运动数据调理的模糊算法。该算法将非线性信号调理、映射到运动人体的相对坐标系中 ,实现了人体的实时跟踪 ,为虚拟环境的人体提供了数据模型 ,取得了满意效果。     

面向交通流检测的Mean Shift多目标自适应跟踪算法

随着社会的发展,交通问题越来越严重,交通流检测技术是解决这一问题的重要途径,而目标跟踪又是交通流检测中必不可少的一部分。目前在目标跟踪领域Mean Shift算法是被广泛采用的技术,但是传统的Mean Shift跟踪算法计算量很大,难以实现交通流检测中的多目标实时追踪。鉴于此,提出一种基于线性预测的Mean Shift跟踪算法。该算法引入一个预测矢量,用来预测目标在下一帧可能出现的位置,在跟踪时算法从预测的位置开始迭代,直至收敛于目标真实位置。实验结果表明,该算法从很大程度上提高了原有算法的效率,有利于实时跟踪。而且,为了解决Mean Shift跟踪算法中核函数带宽自适应的问题,还提出了一种基于比较目标中心灰度比例变化来实现带宽自适应更新的新方法。     

基于双层预测机制的传感器网络目标跟踪算法

针对层次型传感器网络的目标跟踪问题,提出了一种基于双层预测机制的目标跟踪算法,由传感器节点执行Bayes估计算法进行目标位置的预测与更新(微观预测);由簇头进行基于曲线运动方程的目标位置预测(宏观预测),并用预测结果对传感器节点所得到的目标位置进行更新,提高了目标位置计算精度.仿真结果表明,算法具有较好的跟踪精度和能量效率.     

虚拟场景中环境声源仿真技术综述

环境声音作为日常生活中分布最为广泛的一类声音,是人们获取外部信息的重要来源.近十几年来,随着用户对虚拟场景真实度要求不断提升,为虚拟场景打造同步、真实的环境音效已成为构建高度沉浸式虚拟环境不可或缺的一部分.其中环境声源仿真作为打造真实感虚拟环境音效的基石,得到了研究人员的广泛关注与探索.与传统的人工声源仿真相比,通过算...     

Evaluation of a low-cost 3D sound system for immersive virtual reality training systems

Since head mounted displays (HMD), datagloves, tracking systems, and powerful computer graphics resources are nowadays in an affordable price range, the usage of PC-based "virtual training systems" becomes very attractive. However, due to the limited field of view of HMD devices, additional modalities have to be provided to benefit from 3D environments. A 3D sound simulation can improve the capabilities of VR systems dramatically. Unfortunately, realistic 3D sound simulations are expensive and demand a tremendous amount of computational power to calculate reverberation, occlusion, and obstruction effects. To use 3D sound in a PC-based training system as a way to direct and guide trainees to observe specific events in 3D space, a cheaper alternative has to be provided, so that a broader range of applications can take advantage of this modality. To address this issue, we focus in this paper on the evaluation of a low-cost 3D sound simulation that is capable of providing traceable 3D sound events. We describe our experimental system setup using conventional stereo headsets in combination with a tracked HMD device and present our results with regard to precision, speed, and used signal types for localizing simulated sound events in a virtual training environment     

基于DirectSound的飞行训练器音响系统仿真

声音仿真技术是虚拟现实技术的一个重要组成部分。它主要研究如何在虚拟环境中模拟现实中实体真实状态的声音,以加强虚拟环境给人的沉浸感。随着计算机技术的飞速发展以及DSP的广泛应用,数字法声音仿真将成为声音仿真技术的主流,但其不同实现方法却各有利弊。为了更有效地将不同实现方法的优势有机地结合起来,该文以DirectSound组件在声音仿真中的使用方法和wav文件的结构为基础,基于对飞行训练器音响系统仿真的研究,介绍了目前声音仿真技术中的不同实现方法,分析了各自的优缺点及不同音效应采用的仿真方法,最后以发动机声音仿真为例详细介绍了声音的建模合成方法的实现从而展示了本方法的优越性。     

虚拟手术中肝脏形变仿真系统

由于肝脏具有复杂的生物力学特性,因此在进行形变仿真时,计算量大而难以达到实时性要求;同时在对肝脏形变实时仿真时却很难达到真实感.为了解决这一矛盾,需要研究一种可以自动依据手术器械操控区域及施力大小而动态转换的混合模型,通过理论分析提出了一种肝脏网格与无网格混合模型的构建方法.实验结果表明,该算法具有较高的计算效率且形变具有较好效果,能够满足虚拟肝脏手术仿真的真实感与实时性要求,对虚拟肝脏软组织手术研究具有一定的指导意义.     

Physically Based Sound Synthesis for Large-Scale Virtual Environments

By offering a natural, intuitive interface with the virtual world, auditory display can enhance a user's experience in a multimodal virtual environment and further improve the user's sense of presence. However, compared to graphical display, sound synthesis has not been well investigated because of the extremely high computational cost for simulating realistic sounds. The state of the art for sound production in virtual environments is to use recorded sound clips that events in the virtual environment trigger, similar to how recorded animation sequences in the earlier days generated all the character motion in the virtual world. In this article, we describe several techniques for accelerating sound simulation, thereby enabling realistic, physically based sound synthesis for large-scale virtual environments     

虚拟环境中的空间立体声显示

介绍了虚拟环境中面向扬声器的空间立体声生成和定位的研究现状、矢量基幅值相移算法，讨论了有关声音仿真的若干问题。针对某大型分布式虚拟战场环境，构造并实现了DIS/HLA体系结构下实时3维空间立体声系统，分析了该系统中空间扬声器阵列声音显示的若干问题。提出了声觉信息显示包围球的概念，进而提出了一种以虚拟观察者／听者为中心的包围球内声源目标快速检索算法，解决了分布交互仿真中感兴趣区域大量实体声源的实时显示问题，该方法用于实际系统，效果良好。     

对基于虚拟现实训练系统的低成本3D声音系统评估

在基于PC的虚拟训练系统中,3D的声音仿真能够大幅度的提高VR系统的能力.然而,现实的3D仿真非常昂贵,而且计算混响,阻塞和延时效果需要配置具有强大运算能力的系统.因此,必须提供一个低成本的方案,使其能在更广的范围内得到应用.对一个低成本3D声音仿真系统的评测进行了重点阐述.实验设置基于常规的立体声耳机和一个可跟踪的头戴式设备,实验中使用不同信号在虚拟训练环境中来定位声音,最后从精度和速度来表述实验结果.