谢志敏、祁红媛作品

<正>创作说明:初夏荷塘花朵初绽,于绿叶之间东躲西藏,给人欣喜;仲夏荷塘花叶相映,香气袭人,气势难挡;最美是夏秋之交的荷塘翠减红衰,留出了空白,最有诗意,早晨、中午、夜晚都各有意境。本系列作品中遗世独立,虚幻缥缈的荷之形象便是在这时期的荷塘印象里幻化出的。"恍""烟""清"此三幅所描绘的荷花,即是无人迹处之生灵,带着仙气,不去迎合通常人所给予的象征意义,孤芳自赏,与世无争。     

一种新的植物形态结构表达模型

为模拟真实植物的具体外观形态,提出了一种植物形态结构表达模型。该模型从拓扑结构和几何结构两个角度对植物形态进行描述,将拓扑结构与归一化植物器官相结合构造形态结构。模型以叶元为描述植物形态结构的单位,保留了形态结构的细节信息,并用生长特征对形态结构进行归类,大大节省了植物模拟时所需数据量。选取松树的形态结构,使用模型对其进行模拟实验。结果验证了模型的可行性和有效性。模型能够用于自然景观模拟、植物可视化、计算机辅助设计等领域。     

虚拟植物枝条生长与形态生成模型研究

文章提出了一个新的植物形态生长的动态模拟方法,该方法基于状态空间理论,将植物的生长视为三维状态空间中状态矢量的运动过程,并综合考虑了趋光作用与分枝自重对植物形态的影响。该模型既能连续、动态地模拟植物并行生长,又能反映植物形态结构与生长机理的关系,模型直观,易于理解,为虚拟农林以及计算机动画等提供了具有实际应用价值的研究方法。     

基于生长机的芦苇形态模型可视化研究

兼顾植物生理功能的形态发生模型,是在计算机上实现模拟植物生长发育的理论依据。通过观察芦苇生长过程中发生的形态及生理变化,分析了形态结构与生理因子之间的内在关系,并提出一种基于生长机的芦苇形态建模方法。根据生成的形态模型有效组织芦苇生长时产生的大量数据,并建立其可视化流程。通过模拟实验,结果表明该模型能有效地模拟芦苇的生长发育过程。     

芦苇叶片的几何造型及其可视化研究

为了进行芦苇叶片几何造型模拟,基于对芦苇叶片形态建成过程的观测研究,首先提取了芦苇叶片形态结构主要特征.从物理学角度,基于实测数据构建了芦苇叶片的数学模型.该模型用较少几个具有较明确的生物学意义的形态参数,就可实现叶片形态和形变过程的矢量化.利用VC 与Open GL相结合的方法,综合图形学知识对模型进行了可视化输出,实现了芦苇叶片的虚拟生长.结果表明这种模型简单、参数少、易于控制,可以较好地模拟芦苇叶片地生成过程.     

遗传算法与IFS 相结合的植物形态模拟

传统迭代函数系统(iterated function system,简写为IFS)的植物形态模拟与植物的自然进化过程差别很大。将IFS与遗传算法相结合进行植物形态的模拟,将IFSP码设为遗传算法中个体的基因;并对基因进行选择,交叉等遗传操作;设置了合理的适应度函数对生成的植物个体进行评价,使模拟结果体现自然界中物种的遗传与进化。本文模拟出具有分形特征且更符合自然规律的植物。     

基于IFS的树木形态模拟真实感的研究

为了更加真实模拟树木的形态,探讨了几种基于IFS的彩色树木模拟技术:主要包括彩色树木自然着色的方法;自然光照状态下各种树影的绘制方法.此外,为了模拟树木的各种不同形态,研究了随机因素和迭代概率对树木形态的影响.模拟实验验证了文中提出方法的可行性和有效性.     

三维树木的真实感模拟

为了降低虚拟场景中树木等非规则景物的模拟难度,提出了一种基于L系统的树木模拟方法.针对树木真实感不足的问题,提出了4种改进方法.在阐述了L系统的基本思想的基础上,构造了三维树木模型,引入随机性使树木生成各种形态,模拟了风力影响下的树木形态,通过LOD技术和阴影效果提高了树木绘制的真实感.实验结果表明,该方法可以有效地模拟具有多种形态的树木,同时使树木的真实感更强.     

基于物理的雾凇生长模拟算法

为了实现冬季中常见的2 种雾凇--软凇和硬凇的模拟,通过研究2 种雾凇在不 同风速、温度等生长环境下的形态,提出了一种基于物理的雾凇生长动态模拟算法。采用热力 学原理建立的覆冰模型计算雾凇的长度,并结合扩散限制凝聚方法,以每个雾凇生长点为凝聚 核对软凇的形态进行模拟,利用分节计算生长终点方法来模拟硬凇的形态。同时引入柏林噪声 函数,通过构造随机噪声函数、平滑函数等方法来实现风场的模拟。实验结果表明,该方法能 够真实、有效地模拟自然界中的软凇和硬凇。     

基于Level-Set的火焰动画生成方法研究

火焰动画在影视、动漫、游戏等领域有着广泛的应用,而逼真模拟细节丰富的多形态火焰动画一直是图形学研究领域的难点.以Level-Set曲面变形为基础,提出了将目标形态、路径约束和燃烧传播相结合的火焰蓝芯曲面演化模型,以此模拟沿路径的火焰蔓延、移动燃烧物等现象.并针对目前模拟中火焰细节不足的问题,引入修正的MacCormack高阶对流求解器;同时,采用烟密度演化曲线模拟燃烧过程中的烟雾生成,进一步提高火焰真实感.实验结果表明该方法能逼真模拟沿路径的火焰蔓延、移动燃烧物以及其他多形态且细节丰富的火焰动画.     

一种虚拟场景的动态建模与实时仿真方法

针对虚拟现实技术中虚拟场景的生成及仿真问题,将场景中的实体位置状态及其基元间的连接关系统一用关节描述;通过建立场景连接图来描述场景结构模型,并采用关节驱动基元的方式来进行场景的更新操作,从而提出一种面向连接的关节驱动型虚拟场景的动态建模与实时仿真方法.在此基础上,开发通用的虚拟场景可视化软件平台,并通过测试验证提出的方法可以有效提高场景的建模与仿真处理效率.     

基于粒子系统的飘雪场景实时绘制

为了实现真实感飘雪场景特效,提出基于GPU加速的飘雪场景实时绘制方法。飘雪场景作为自然环境特效的一部分,一直是虚拟现实领域研究的难点。详细阐述基于GPU加速的飘雪场景实时绘制方法,包括雪粒子的产生、初始化、属性更新、沉积计算、消亡、绘制等过程。给出实验结果与分析,包括飘雪场景、飘雪效果、飘雪沉积等实验。实验证明,该方法是可行有效的。     

基于OpenGVS战场火焰烟雾的模拟

战场特效有助于虚拟战场环境气氛的烘托,其模拟质量直接影响着整个战场仿真的质量.对于战场上的烟雾、火焰等不规则物体,不能采用传统的几何方法建模,而只能采用粒子系统等复杂的数学模型进行模拟.但在战场环境模拟时,同一场景中常常会出现多处火焰、烟雾的情况,这时巨大的计算量势必大大影响场景仿真的实时性.文章对基于OpenGVS的特效实现方法进行了研究,提出一种基于OpenGVS开发平台,将粒子系统模型与二维纹理动画模拟相结合的实现方式,明显减少了模拟所需计算量.将此方法运用到某型高炮训练仿真器的场景模拟中,实际应用表明,保证实时性的同时使战场特效得到了高质量的模拟.     

femap在IR仿真中的应用

该文主要讨论了实时红外目标仿真的原理和实现方法。该文首先对目标热平衡过程进行原理分析,引进一种专业的工程有限元热分析软件femap,通过有限元建模和精度高的热分析功能,实现目标的3维建模及辐射模拟计算,并通过云图显示处理结果生成实时IR仿真场景。对femap的功能进行了比较深入的研究,并在原理上、实验上给出了验证结果,显示femap应用到IR目标仿真能够充分应用其建模过程工作量小,计算速度快,精度高的特点。     

A behavioural test-bed using a dataglove input device

In many cases, traditional hand-drawn animation has been replaced by computer technology. Computer-supported approaches can essentially be characterised as two interface types: keyframing and coding. However, these two interface types offer limited editing ability for scene animation applications, which usually consist of a large testing space of similar behaviours. The testing cycle, using either predefined keyframe sequences or general coding interface, tends to be costly and time consuming. This paper reports work which uses the DataGlove device to support and test variable schooling behaviours of fish in a virtual marine world. This is put forward as a representative example of scene animation. The glove-based interface places the user as a participant in the behavioural simulation process. In the work, hand shapes and motions are recognised and used for either event triggering or role switching. The specific shapes and motions of the user's hand trigger control signals or commands through a menu-based interface. The hand can itself be used to simulate an object in the scene. The object, which can be either static or dynamic, participates in the control process. Using hand movements in this way allows the user to interactively specify the paths of moving objects in the scene, and also creates a diversity of dynamic situations which can be useful for testing variable scene behaviours. The application presented in this paper looks at examples of controlling fish behaviour in a limited pond environment controlled by glove-based interaction.     

基于XML面向Agent的视景仿真开发技术

提出基于XML面向Agent的视景仿真开发技术,用面向Agent的方法描述各个仿真实体的动作行为,将对各个仿真实体的动作行为描述存储到XML文件中,将仿真实体动作行为的描述控制与仿真软件分开。将该视景仿真开发技术应用于援潜救生视景仿真系统的开发能够提高系统的健壮性和开发效率。     

Statistical realisation of CWMFSM for scattering simulation of space-time varying sea surface

With the increasing demands of large maritime scene scattering prediction and also its high-resolution imaging simulation, the traditional two-scale scattering models, such as capillary wave modified facet scattering model (CWMFSM), appear to be inefficient and laborious when encountering scattering simulation of large maritime scene or long-time case. This paper proposes an effective and efficient approach, i.e. a statistical realisation of CWMFSM, for scattering simulation of space-time varying sea surface. Namely, this approach can give a fast and accurate simulation of large scene and long-time space–time varying sea surface scattering results using the memoryless non-linear transform method together with the statistic characteristics of results calculated by CWMFSM method. From the comparisons of texture feature, statistical characteristics and Doppler spectrum between the results derived from CWMFSM method and the statistical realisation, it is demonstrated that the proposed approach can give a pretty efficient simulation of space-time varying sea surface scattering with almost the same accuracy as the CWMFSM method itself. Similar with CWMFSM, the proposed approach can be applied to fields of sea surface scattering intensity distribution simulation, Doppler spectrum investigation of dynamic sea surface, composite scattering prediction of sea surface with multiple targets, SAR remote-sensing simulation of maritime scene, etc.     

一种三维图形视景中激光测距的仿真方法

该文研究在三维图形视景中实现对任意目标的激光测距仿真。通过对生成三维图形视景变换矩阵的分析,提出了一种基于像素空间的激光测距仿真新方法。该方法充分利用了视景中三维数据的信息,不仅突破了传统方法只能对有限目标进行测距的限制,而且大大提高了测距的精度。基于像素空间的激光测距仿真方法,不仅适用于单车训练环境,而且也适用于红蓝对抗的战术环境。     

导弹对抗的视景仿真

在巡航导弹和地空导弹对抗仿真系统之上,将仿真结果以三维视景仿真技术展示。利用Multigen Creator建立巡航导弹、地空导弹和地形的三维仿真实体模型,以Vega作为视景仿真驱动和渲染软件,用导弹对抗仿真系统计算的结果来驱动视景模型,并在仿真中添加了特殊效果,如导弹的尾迹、爆炸场面等。文中详细给出了Vega提供的API的使用顺序和方法。最终开发出的视景仿真系统具有很强的沉浸感。     

基于VC++的OpenGL三维动画仿真及场景漫游的实现

介绍了基于vjsualC＋＋编程环境及OpenGL图形标准的三维物体运动仿真及场景漫游系统的开发方法。并且以一虚拟导弹按照抛物线飞行并击中目标靶后爆炸为例,详细讨论了如何解决三维动画仿真及场景漫游的一些关键技术,如场景的建模,蓝天白云的模拟,目标靶的绘制,导弹实体的绘制及运动控制,视点漫游技术的实现等。