Wavelet Radiative Transfer and Surface Interaction

Recently, there has been considerable interest in the representation of radiance in terms of wavelet basis functions. We will present a coordinate system called Nusselt coordinates which, when combined with wavelets, considerably simplifies computation of radiative transport and surface interaction. It also provides straightforward computation of the physical quantities involved.
We show how to construct a discrete representation of the radiative transport operator Τ involving inner products of smoothing functions, discuss the possible numerical integration techniques, and present an application. We also show how surface interaction can be represented as a kind of matrix product of the wavelet projections of an incident radiance and a bidirectional reflectance distribution function (BRDF).     

虚拟飞行场景中事故特效的实时仿真

针对飞机的虚拟飞行仿真中,飞行事故仿真的真实感不强的问题,基于粒子系统, 结合动力学模型,实时渲染了爆炸、火焰、烟雾等飞行事故常见特效。使用四边形粒子代替传统 点粒子,结合纹理映射技术和融合技术,将真实感较强的纹理贴图与背景的帧缓存按照预设的融 合因子进行深度融合,提高了特效的真实感和实时性。通过粒子系统碰撞检测的方法,模拟烟雾 在飞机机舱内扩散,与舱壁发生碰撞的效果。搭建出模拟飞行的虚拟现实仿真系统,实现真实感 和沉浸感都很强的飞机爆炸、起火和冒烟等事故场景实时仿真。     

基于VR技术的虚拟维修仿真系统设计与应用

针对产品并行研发模式下的维修性问题,将虚拟现实技术引入到产品维修仿真中,即在计算机生成的虚拟现实环境中对产品进行维修仿真分析。文中以单通道被动立体投影系统为虚拟现实环境,以DELMIA、VRCO VisTool、CDVI、Pro/E等软件为虚拟现实软件系统,构建了一个虚拟维修系统,阐述了系统中VR外设集成、环境建模与数据转换、碰撞检测、人机工效和立体显示等关键技术。最后以某型雷达天线转台维修为例,验证了虚拟维修的有效性。     

GPU Accelerated Real-Time Collision Handling in Virtual Disassembly

Previous collision detection methods for virtual disassembly mainly detect collisions at discrete time intervals, and use oriented bounding boxes to speed up the process. However, these discrete method...     

基于CAD网络分布式虚拟装配环境实现

复杂装配体中零部件碰撞检测实时响应是虚拟装配中的瓶颈,针对以上不足,提出基于CAD网络分布式的虚拟装配环境。,在CAD服务器端的装配体中,构建包括自身的零件两两精确碰撞检测所需时间表,包容盒快速碰撞检测得到所需进行精确碰撞检测的零件对及其总时间,贪婪法快速分配零件对任务给各客户机;利用面向连接的TCP/IP套接字(Socket)协议进行数据传送,在CAD客户机端进行零部件碰撞检测计算,碰撞结果通过网络返回CAD主机,解决了碰撞检测的实时性响应问题。并在散货装船机装配过程仿真中得到成功应用。     

虚拟场景中的实时降雪模拟

降雪是一种重要的自然现象,对降雪的模拟可以大大提高虚拟场景的逼真度。文中在分析粒子系统建模方法的基础上,给出了一种雪粒子模型,该模型对雪的物理模型进行了适当简化:通过控制雪粒子的大小、形状、密度(数量)来实现雪强度的模拟;通过控制雪粒子的运动来模拟风对雪的影响,并对雪粒子的产生域进行了讨论,使其满足视点运动的要求。实践表明,该粒子系统模型可在复杂的三维场景中实时地模拟降雪现象,仿真效果逼真。     

大型产品虚拟装配环境的视点漫游技术

针对大型产品虚拟装配环境中的场景漫游问题,提出一种简单且高效的视点运动 控制策略。以认知心理学和人机工程学理论为指导,首先建立人手作业空间,然后对作业空间 进行功能划分,分为对象操作区和视点漫游区,最后在功能分区的基础上建立人手运动感知与 视点运动控制的映射模型。通过实验证明,操作者对大型产品进行虚拟装配的过程中,可以轻 松地利用该方法实现场景漫游,进而实现虚拟环境中对象操作和场景漫游的无缝集成。     

Real-Time Optimal Reach-Posture Prediction in a New Interactive Virtual Environment

Human posture prediction is a key factor for the design and evaluation of workspaces, in a virtual environment using virtual humans. This work presents a new interface and virtual environment for the direct human optimized posture prediction （D-HOPP） approach to predicting realistic reach postures of digital humans, where reach postures entail the use of the torso, arms, and neck. D-HOPP is based on the contention where depending on what type of task is being completed, and human posture is governed by different human performance measures. A human performance measure is a physics-based metric, such as energy or discomfort, and serves as an objective function in an optimization formulation. The problem is formulated as a single-objective optimization （SO0） problem with a single performance measure and as multiobjective-optimization （MOO） problem with multiple combined performance measures. We use joint displacement, change in potential energy, and musculoskeletal discomfort as performance measures. D-HOPP is equipped with an extensive yet intuitive user-interface, and the results are presented in an interactive virtual environment.     

虚拟战场中不规则物体的实时显示研究

虚拟战场中不规则物体的实时显示能够增强人们在虚拟环境中的沉浸感。文中论述了在实时性要求很高的某型车辆视景仿真系统中,应用粒子系统方法构建简单模型实现爆炸效果的具体步骤,并提出了提高算法实时性的技巧,此方法已应用于仿真系统中,在一般配置的微机上实现20f/s的刷新率,模拟效果逼真,同时满足了系统实时性。     

沉浸式虚拟维修仿真系统及其实现

给出了沉浸式虚拟维修仿真系统的框架,从样机建模和交互技术两个方面对其关键技术进行了研究．提出了虚拟维修样机的概念,通过定义样机部件的约束运动和交互特征来实现其所要求功能,而交互技术则主要集中在抓取和防穿越处理上．建立了基于Jack系统的沉浸式虚拟维修仿真原型系统,并以某机构的拆装为例对其进行了初步的应用验证。     

沉浸式虚拟维修仿真及其应用

文中给出了沉浸式虚拟维修仿真系统的框架,从样机建模和交互技术两个方面对其关键技术进行了研究。提出了虚拟维修样机的概念,通过定义样机部件的约束运动和交互特征来实现其要求的功能。而交互技术则主要集中在抓取、运动控制和防穿越处理上。对系统在维修性设计分析(核查)、维修程序确认和辅助维修训练中的应用进行了说明。建立了基于Jack系统的沉浸式虚拟维修仿真原型系统,并以某机构的拆装为例对其进行了初步的应用验证。     

大规模三维云实时模拟方法

针对虚拟环境中大规模三维云渲染开销大的问题,提出一种大规模三维云实时模拟方法.在云建模方面,利用Navier-Stokes流体力学公式模拟云的动态生成,提出一种基于八叉树的模型化简策略,减少了云模型粒子数;在渲染阶段,提出一种基于Cell的绘制更新策略,结合Impostor技术自动混合绘制三维云与Impostor,实现了大规模三维云的实时模拟.实验结果表明,该方法基于物理的方法模拟云,同时在绘制阶段根据视点的移动实时更新,效果逼真;与同类方法相比,基于Cell的绘制策略更新时计算量更小,有效地避免了绘制更新时常见的抖动和跳变问题.     

虚拟制造环境中虚拟手的行为构造

为了实现虚拟制造环境中智能高效的虚拟手,改善目前主流的依赖对用户手抓握动作跟踪的状况,提出一种适用于虚拟制造环境的虚拟手自主行为构造方法.通过在虚拟手结构模型上增加感知环设计,构建虚拟手的感知能力;结合文中提出的虚拟手三阶段感知算法实现虚拟手的自适应行为机制,极大地减轻了操作者的认知和操作负载;通过构造虚拟手手势集和手势状态转换模型,实现了虚拟手在复杂零件表面的连续抓握操作.文中还重点研究了复杂零件表面虚拟手的连续抓握的行为机制和相关算法.实验结果表明,文中的虚拟手具有很好的几何真实感和行为真实感;提出的方法具有良好的可用性、可靠性和实时性.     

面向人机工程学测试的虚拟手仿真模型

以人机工程学测试为目标提出虚拟手仿真模型,建立虚拟手运动学模型。提出一种曲线拟合的校准方法,以获取精确的数据,更好地控制虚拟手的运动。建立弹簧模型计算手与被抓取物体之间的受力,以视觉渲染的形式将其反馈给用户。实验结果表明,虚拟手可自然地抓取三维虚拟物体,视觉反馈的使用可免于购买昂贵的力反馈设备。     

一种虚拟室内场景调度策略与碰撞处理方法

文章实现了一种以门区为控制域的复杂虚拟室内场景实时三维漫游的调度策略,给出了一种基于二维判别图处理虚拟室内环境中碰撞检测与碰撞响应的新方法。     

虚拟环境中的软体碰撞检测技术综述

介绍软体碰撞检测中主要的层次包围盒方法、空间分割、随机方法、距离场和图像空间方法,从碰撞检测的计算效率与准确性的角度,分析这些算法的优势和不足,指出研究的关键点和难点。     

一种虚拟环境温度触觉再现仿真系统设计

分析了温度触觉感知特性,提出了手指和物体接触时各自表面的温度变化过程,结合单热源温度触觉再现装置设计了一种基于三维力反馈手控器的虚拟环境温度触觉再现仿真系统.手控器可控制虚拟手的动作,对虚拟物体进行温度和力的感知.仿真系统中能再现手指与不同热属性物体接触时的温度变化和力变化,且视觉效果逼真,体现了温度触觉再现的实时性和有效性.     

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.     

虚拟战场视景仿真

分析了虚拟战场仿真中包含的各项关键技术并特别介绍了虚拟战场视主仿真中出现的新问题。重点讨论了虚拟战场视景系统构造的关键总是建模,模型驱动及视点的选择。     

网格计算下大规模虚拟仿真环境应用研究

长久以来大规模虚拟仿真环境由于受到其对计算、存储、实时性等高要求的束缚未能得到广泛的应用。文中研究了网格计算技术的特点,并列出了大规模虚拟仿真环境应用与网格计算技术结合后的优势,接着分别从资源获得、时钟管理、实体交互三个方面分析了大规模虚拟仿真环境应用所存在的问题,并以解决这些问题为目的引入了网格计算技术,提出了在网格计算环境下对大规模虚拟仿真应用这些问题的解决方案。