目标三维场景建模与实时红外仿真技术研究

针对景象匹配系统对红外图像实时性的要求越来越高的特点,提出了基于目标三维场景的实时红外仿真方法。首先,设计了红外场景仿真的总体方案;其次,对材质红外图像计算、红外图像数据库建立、基于全球三维场景的实时红外场景建模三个关键技术做了初步实现;最后,结合红外场景仿真方案完成了系统。实验结果表明：该方法生成的红外图像与实拍红外图像的变化规律基本一致,从而为实时制备红外基准图提供了一种有效途径。     

虚拟情景实训环境三维模拟

应用计算机技术当中的虚拟模拟技术,对于当前各领域实现虚拟情景三维模拟训练已成为可能。本文研究当前技术环境下,利用Unity3D模拟平台构造虚拟情景训练系统的开发与设计。从三维模拟训练系统的关键技术研究入手,以三维场景优化、物理碰撞逻辑检测、动态加载场景以及网络通信作为开发的重点,设计出较为先进和逼真的虚拟情境下三维模拟训练系统。并以消防部门作为系统应用的检测部门,检测结果表示此系统可以很好的表现出现场场景的模拟程度以及逻辑,对于加强消防部门的训练技术和应用效果有很大优势。     

混合语言编程在铁路线路三维景观动态仿真系统中的应用

文章结合在铁路线路三维景观动态仿真系统中的具体应用,介绍了将积累的Fortran成熟代码集成到VisualC++环境下,实现混合语言编程的两种方法,并深入分析了这两种方法的原理、步骤和优缺点。     

Vega视景仿真中的实时阴影绘制

针对基于Vega等高层平台的视景仿真系统中缺乏实时阴影绘制的缺点,提出改进方法,在场景中加入阴影绘制。研究了虚拟环境中的实时阴影生成算法和Vega提供的扩展机制,确定采用阴影映射（shadow mapping）算法,用OpenGL实现阴影绘制,并使用Vega平台提供的回调机制将阴影绘制集成到场景中,从而使生成的场景真实感更强。     

Real-time load balancing scheduling algorithm for periodic simulation models

A scheduling algorithm is crucial for real-time simulations because it guarantees that each model meets its deadline. Traditional online real-time scheduling algorithms such as Earliest Deadline First (EDF) introduce a high overhead when scheduling a large number of models. In this paper, a new algorithm called time-stepped load balancing (TLS) is proposed to address the real-time execution of a model set in a time-stepped simulation. A load balancing schedule table is generated before a simulation and rebalanced at runtime to dynamically schedule the changed model set. This table is organized by the execution periods of the models and balanced according to the load of each time step. Moreover, the slack time is distributed evenly among the steps to improve the real-time reliability. An extension to the algorithm for a multi-core environment is further studied to address those models with long execution times. Experimental results show that our scheduling algorithm outperforms the classical EDF approach. The highest performance improvement of TLS over EDF reaches 3–4% in terms of saving processor resources, and the jitter is about 4 times less when 90 entities are employed in a typical tank combat simulation scenario.     

基于Quest3D的钻床加工虚拟教学系统的研究

针对培训系统要求人机交互界面好以及沉浸感强等特点,在钻床教学系统开发中采用实时3D建构工具Quest3D,提出了一种针对钻床教学培训的虚拟现实系统的开发方案,将虚拟现实系统分为三维显示模块,运动控制模块,场景交互模块和场景声控模块等,通过Quest3D的图形编程使得整个系统开发周期缩短,运行效率提高。成功将三维场景虚拟交互技术运用于钻床教学培训系统中。     

虚拟自行火炮分布式实时动力学仿真系统

阐述了运用OpenGL进行虚拟自行火炮的几何建模、运动建模及实感建模过程,以及如何通过客户／服务器模式,TCP／IP通信协议和Win32SocketAPI实现虚拟自行火炮分布式实时动力学仿真的方法,以某自行火炮为对象建立的分布式实时仿真系统,使仿真过程更为直观形象,便于控制。     

Real-time approach for cloth simulation

This paper presents a neural technique for simulating deformable objects. For the sake of achieving real-time and reducing the computational time costs, the fuzzy Kohonen clustering network (FKCN) is used for modeling and visualization. However, determining the physical parameters of differential equation is very difficult and sometimes different equation should be solved to produce animations, which become ill-conditioned. The finite element model is normally very time-consuming, since an appropriate structure must be defined. The proposed method can be more easily implemented than the finite element method. The simulation results show that the neural network method produced plausible animation results.

Real-time, dynamic level-of-detail management for three-axis NC milling simulation

The Z-buffer based NC milling simulation approach has been widely used in a number of commercial application softwares. However, this approach is essentially based on image and hence it has many drawbacks. Some polygon-based approaches have been presented to overcome these drawbacks, but these approaches are mostly not optimal. In order to achieve real-time simulation, the total number of polygons has to be reduced in these approaches, which results in poor image quality. Using those proposed level-of-detail mesh algorithms can reduce the number of polygons, but the majority of those algorithms are not suitable for dynamic real-time NC milling simulation. Therefore, it is necessary to develop an approach to reduce the number of polygons without much loss in image quality. An adaptive regular mesh decimation algorithm is proposed in this paper. It uses a quadtree to represent the milling surface and enabled flags are used to perform the optimization of the mesh, actual insertion and deletion operations of triangles do not exist. This algorithm can automatically adjust the polygon density to approximate the milling surface according to its changes in real-time, and numerical inspections of any area of the machined surface can be performed with full resolution.     

大规模三维地形与天空场景的实时渲染

大规模三维室外场景包含大量的几何和纹理数据,给实时渲染带来了一定的难度.讨论基于四叉树结构的LOD地形和圆型天空体渲染方法,并在数据结构、可见性判定、算法实现等方面进行了优化,在此基础上,结合OpenGL和Visual Studio2005等工具进行开发和实验.实验结果表明,该方法能够根据不同的地形分辨率及视野范围,进行裁剪和剔除,有效地提高场景渲染的帧数,满足了实时渲染的要求.     

数字图像合成技术在灭火救援模拟训练中的应用

灭火救援虚拟场景的构建与显示是计算机模拟训练系统的核心部分.数字图像合成技术在电影、电视等领域有广泛的应用.主要研究如何应用数字图像合成技术构建虚拟灾害场景.包括场景元素的创建、场景元素与背景的合成、循环的实现以及灾害场景模型结构设计与实现等,并应用Direct3D和XML技术予以实现.分析表明:应用数字图像合成技术可以构建基于实景照片和视频的灭火救援虚拟场景,而且制作简单,效果良好.     

基于视景仿真的3D购物系统

目前大多数的购物网站均呈现千篇一律的方式,无法像现实超市那样给消费者提供一种购物环境,实现文化、心理上的满足和享受．为了弥补以上缺陷,我们考虑将目前最先进的视景仿真技术和信息管理技术融合在一起。基于OSG技术构建3D商业环境及视景漫游、完成基于3D图形界面的购物操作流程．     

大尺度三维复杂场景中雪动态模拟的方法

在大尺度三维复杂场景中,提出了降雪和积雪快速模拟的方法,采用视景体相关和线性分组变换的方法更新雪粒子系统,改进了降雪绘制的视觉效果。针对场景尺度大、复杂度高的特点,创建视点相关遮挡图（Occlusion Map）来精细绘制近处实体的表面积雪细节,生成积雪灰度纹理图来近似模拟远处地物的整体积雪效果,实现了大场景多细节层次积雪的动态模拟。在积雪绘制过程中,近处积雪细节模拟所需的视景体参数和遮挡图通过CPU获取,将复杂的积雪位置的判定和积雪量的计算从CPU移到GPU中,利用自定义的GPU顶点和片段操作加快了积雪模拟的速度。实验结果表明,在大尺度三维复杂场景交互式操作下,提出的方法能较好地实现雪的绘制和模拟。     

三维烟雾的实时模拟

提出了一种基于流体力学方程并采取欧拉法实时模拟三维真实感烟雾的算法。通过Navier-Stokes方程建立烟雾流场的物理模型,以保证视觉的真实感。为了保证运算的实时性,烟雾流场划分为三维网格空间,并将烟雾速度场的分布定义于每个立方网格单元的中心点;通过线性插值获取整幅图像中每个像素的烟雾浓度。将烟雾模拟技术用于图像的显示特技中,以产生图像消散成烟雾的视觉效果,得到了比较满意的模拟效果。     

Real-time 2D to 3D video conversion

We present a real-time implementation of 2D to 3D video conversion using compressed video. In our method, compressed 2D video is analyzed by extracting motion vectors. Using the motion vector maps, depth maps are built for each frame and the frames are segmented to provide object-wise depth ordering. These data are then used to synthesize stereo pairs. 3D video synthesized in this fashion can be viewed using any stereoscopic display. In our implementation, anaglyph projection was selected as the 3D visualization method, because it is mostly suited to standard displays.

虚拟雪景物理建模与仿真

基于动力学原理建立了雪花飘落的简化运动模型,并在D3D技术基础上,基于粒子系统的原理,绘制渲染了雪花纷飞的动态虚拟场景。提出了简化粒子发射器模型和碰撞检测方法,并对风力模型作了近似,在保证仿真效果的基础上提高了运算速度。实验结果表明,该方法仿真效果较好,速度快,同时能容易地推广应用到其他诸如雨、烟、雾等虚拟场景的绘制中。     

基于OpenGL的钻井三维场景动态仿真

为能在脱离钻井现场的情况下向学员展示钻井操作的工艺流程,开发基于OpenGL的钻井三维场景仿真系统．利用3DSMAX构造复杂的钻井设备模型;在OpenGL平台中调用该模型,并利用双缓存技术控制各三维模型在场景中平滑的运动,实现钻井三维场景的动态仿真．该系统可以逼真地仿真正常钻进、起下钻、卸扣和上卡等多种钻井工艺流程．     

森林气候实时建模方法的研究

提出了一种半透明体建模方法：对采集的图像学习生成过程纹理,对纹理进行边界合成得到划分了颜色区域的图像,对颜色区域边界进行扫描,勾勒出图像的轮廓线网格,并根据当前颜色为每个网格边界赋颜色值,根据网格的颜色值生成三维模型。实验证明这种动态景物的建模方法能够满足虚拟场景实时绘制的要求,而且具有很好的鲁棒性和连续性。     

真实感植物绒毛建模和实时绘制

提出了一种植物绒毛建模方法,通过定义一组参数来控制在植物造型表面生成各种形态的绒毛。该方法利用Poisson-disk分布模式确定器官曲面上绒毛的分布,并根据网格曲面的面积确定绒毛的密度,避免了在不规则曲面网格模型上生成不均匀的绒毛。绒毛的实体可用曲线或圆柱体表示,绒毛的长度、半径、卷曲度、方向和密度等参数都考虑了植物器官的位置信息。该方法对植株规模的模型达到了实时的处理要求,能够有效地生成各种具有真实感的植物表面绒毛效果。     

基于激光视觉传感器的实时焊缝三维计算系统

构建了一种基于视觉传感的焊缝三维模型实时计算系统，包括图像采集程序、图像预处理程序、视觉计算焊缝三维模型程序以及实时显示程序。在未焊接情况和GTAW(钨极氩弧焊)条件下进行试验，结果表明，该系统可以实时地获得被检测焊缝的三维模型，精度能够满足焊接需要，处理速度可以达到20fps，为焊缝自主跟踪奠定了基础。