基于OSG的虚拟校园漫游系统的设计与实现

介绍了虚拟现实技术和OpenSceneGraph(OSG)三维渲染引擎。结合虚拟现实技术的综合应用,使用三维建模软件—3DS MAX 8、开源的OSG三维渲染引擎,设计实现了学校校园虚拟漫游系统。该系统可以为用户提供直观、逼真的虚拟环境,使观者有身临其境之感。     

基于OSG的分布式渲染系统的设计与实现

大规模场景模型包含大量的几何、纹理数据,而普通PC的处理能力有限,因此在其上实现实时渲染有较大难度.本文采用C/S系统结构,运用sort-last分布渲染模式,使用开源高性能三维图形渲染工具包OSG,设计并实现了基于OSG的分布式渲染系统.实验结果表明,针对大规模场景模型的渲染,本系统在性价比方面有较强的实际应用价值.     

运载火箭试验数据管理及可视化系统设计

针对现有运载火箭试验数据管理及可视化系统依赖于第三方功能插件,未实现纯浏览器端三维模型渲染及交互,系统对运行环境依赖性强、部署和维护成本高等问题,设计了基于JavaScript框架ExtJS和WebGL框架three.js的运载火箭试验数据管理及可视化系统;首先基于B/S架构设计了系统总体框架,然后针对二维图形数据传输延迟问题设计了基于Web Worker的数据读取方案,最后针对浏览器端三维模型渲染需求提出了基于VTK模型的转换算法,设计了三维模型渲染及交互方案;试验结果显示,该系统不依赖于运行环境和功能插件,能实现浏览器端二维图形和三维模型渲染及流畅交互,为兼容国产化操作系统、降低部署和维护成本创造了条件。     

基于OpenGL ES的移动增强现实虚实融合

传统移动增强现实系统中虚拟模型和场景之间存在明显的视觉差异,不能够给予用户良好、逼真的真实体验在基于移动增强现实系统中使用OpenGL ES技术来实现高逼真度的虚实场景融合,研究内容主要包括三维虚拟模型的解析、渲染及管理和虚实融合场景图层设计的关系,最终完成高渲染性、高融合度的虚实融合场景的构建.实验结果表明,在OpenGL ES环境下,可以将三维虚拟物体注册到真实场景中,达到了虚实融合的效果,为用户展示出高沉浸度、无缝的视觉体验.     

视频图像在三维模型中的渲染

视频监控是大型安防工作中最重要的一个环节,传统的视频监控系统展示给用户的只是独立的二维平面图像,图像脱离环境,整体性不足,为了解决该问题,提出了将视频图像渲染显示于三维模型的思路.研究了纹理映射技术并结合视频图像渲染的特殊性分析研究了Z缓冲算法、Shadow map算法,根据实际应用提出Extend Shadow map算法以实现将视频图像与三维场景无缝贴合.实验结果表明,视频图像渲染显示于三维模型中所体现的优越性.     

基于WebVR的医学体数据可视化

传统的医学体数据可视化通过计算机屏幕显示三维医学影像,由于使用者对二维屏幕缺乏深度感知,对于组织内各部位无法准确判断相对位置,难以观察理解。为了解决这个问题,结合虚拟现实(VR)技术与体绘制技术,提出并实现基于WebVR的医学体数据可视化系统。基于B/S模式设计系统的整体架构,浏览器端从服务器端获得体数据,使用WebGL调用本地显卡对渲染进行硬件加速。运用光线投射算法进行体绘制,渲染结果通过浏览器显示或使用WebVR连接至VR设备显示在虚拟空间中,实现沉浸式的可视化。同时,针对虚拟现实环境对光线投射算法提出优化方法,实现激光拾取、体数据内部可视化和平面裁剪的交互方式。系统实现了新的三维立体视觉的感知方式和方便灵活的交互功能,增强使用者对三维医学体数据可视化影像的感知。     

批量渲染系统的设计和实现

针对物体识别研究领域大量三维图像到二维图像的转换问题,设计并实现了批量三维图像自动渲染系统。在图像效果保持不变的前提下,提高了三维图像渲染的工作效率。点云模型渲染测试表明,系统渲染速度快、效率高。系统适用于多种类型的三维模型渲染,具有良好的可扩展性和可移植性。     

基于云计算的三维虚拟学习环境的设计与应用

针对现有的三维虚拟学习环境场景渲染带来的显示延迟和实体运动僵硬等性能问题,将云计算引入到三维虚拟学习环境的建设中.提出了基于云计算的三维虚拟学习环境的体系结构和云计算的一些关键技术.建立了一个基于该体系结构的原型,并通过该原型设计了三维虚拟学习环境.结果表明,云计算与三维虚拟学习环境的结合是有效的,能满足虚拟环境仿真实时性、稳定性和准确性的要求,能解决场景渲染带来的性能问题.     

GPU上的水彩画风格实时渲染及动画绘制

论文提出了一种基于GPU 的对三维场景进行实时水彩画效果渲染的方法。 该方法的大部分过程使用图像空间的技术实现。算法将画面分为细节层、环境层、笔触层分 别渲染,再进行合成。在过程中使用环境遮挡、shadow mapping 等技术进行快速的阴影计算, 并使用图像滤镜的方法模拟水彩的多种主要特征。由于该方法以图像空间的技术为主,因此 可以利用GPU 并行处理的特点对计算过程进行加速,进而达到实时的渲染速度。最后建立 动画脚本分析系统,进行实时动画渲染,表明该方法在计算机动画、游戏等数字娱乐产业领 域有较大的应用潜力。     

基于体渲染技术的三维磁层可视化研究

本文是体渲染技术在空间环境数据可视化方面的应用.为了准确表现三维磁层的结构,提出了一种用直接体渲染技术对三维磁层粒子进行可视化的方法.首先,介绍了体渲染的基本思想.然后具体分析了基于三维纹理的体渲染技术,并对其中的关键技术问题提出了解决方案.最后,实际应用表明,该方法具有良好的可视化效果.     

基于多体动力学理论的赛车游戏引擎的设计与实现

运动车辆的实时建模、动力学行为仿真是赛车虚拟环境中的重要组成部分。论文设计并实现了一实时赛车游戏引擎,在引擎车辆建模中提出了一种基于多体动力学理论实时逼真的赛车建模方法,对赛车的真实受力状况进行简化,模拟车辆的各种动力学行为和车辆运动的真实感绘制。并实现了引擎中的碰撞检测技术、音效处理技术、虚拟环境的实时绘制技术。增强用户漫游虚拟环境的沉浸感。     

基于 OSG 的漫游系统的设计与实现

虚拟现实技术的提出,凭借真实的沉浸感、可交互性以及可构想性等这些优势,轻而易举地把现实世界通过计算机数字化中呈现出来。在城市建设、室内设计、工业设计、道路桥梁规划、旅游教学、房地产、古迹恢复、电力水利、地质灾害、虚拟校园等各个领域广泛应用虚拟现实技术,并对相应领域的发展产生了极大的帮助和推动作用。基于OSG的漫游系统正是基于此技术上的一项应用,该系统具备模型加载,点、线、面渲染,导航,漫游,雨、雪、雾特效,等功能。最终目标是希望实时呈现了一个逼真的、立体化的,能给人视觉、听觉、触觉感受的虚拟漫游系统。该漫游系统的实现有利于景区旅游资源充分开发利用,对广西师范大学建设规划具有重要的现实意义。同时,也是弘扬和传播广西师范大学校园文化的重要途径。     

大场景虚拟仿真平台设计与实现

简要介绍了基于实景三维地理信息技术及虚拟现实技术,利用通用三维渲染引擎实现的大场景虚拟仿真平台,重点探讨海量数据管理、多层地形渲染等大场景虚拟仿真的关键技术,并利用该平台实现了消防模拟演练及会商决策平台的原型。     

虚拟切削加工系统的设计与实现

虚拟制造是近年出现的一种先进制造技术,虚拟切削加工在虚拟制造中占有重要地位。为了提供虚拟的加工环境和验证工艺设计的正确性,对切削加工过程的计算机仿真方法进行了研究,以OSG作为图形支持系统,用VC++开发了切削加工仿真系统。该系统实现了对毛坯切割的仿真,可对刀具运动切割情况进行实时监控,较好的再现了加工中毛坯的成型过程。     

一种用于虚拟校园漫游的三维引擎的研究

在对三维引擎技术OSG进行分析和研究的基础上,提出并实现了一种用于虚拟校园漫游的三维引擎系统,该系统使用OSG所提供的类和接口,实现了虚拟校园场景的渲染以及漫游的交互控制功能,同时在引擎中添加了语音介绍功能,丰富了浏览者的视听感受。实践证明,该引擎具有良好的移植性与通用性,为虚拟校园漫游技术向虚拟校园系统和虚拟学习平台方面的迁移提供了支持。     

港口机械远程虚拟监控系统研究

结合虚拟现实技术实现基于传感器数据驱动的港口机械群远程监控。采用3DMax和Pro/Engineer等工具建立完整的港口场景和港口机械模型库,利用DirectX开发虚拟场景渲染引擎,通过现场总线和无线传感器网络采集港口机械的位置、姿态和运行状况信息,并据此在渲染引擎中实时驱动虚拟模型。实现一个具有高度沉浸感和交互性的三维港口机械群实时监控环境,并利用中心数据库的专家诊断系统和Web Service技术实现故障预警和故障诊断。     

OpenGL中MDT模型的实现

在构筑仿真系统的过程中，三维图形的处理是一个关键的问题。该文利用MDT6．0强大的建模能力、OpenGL优越的渲染功能，对MDT模型进行渲染，从而形成真实感较强的三维仿真系统。并介绍了MDT6．0的存储格式及3DS文件在OPenGL中读取的两种方法。并通过具体的实例来说明3DS文件在OpenGL中的实现过程及对生成实体进行实时控制。可用于机械产品开发、仿真环境、虚拟现实等领域。该文对其它的三维仿真系统也有一定的借鉴意义。     

基于动力学模型的汽车制动稳定性虚拟展示

现有3D引擎的物理模型不能真实反映车辆制动时的运动状态。为此,提出一种汽车制动稳定性虚拟展示系统。建立汽车动力学模型,包括四轮车辆模型和车轮轮胎模型,利用上层仿真软件对动力学模型进行运算和虚拟场景渲染,给出车轮状态和虚拟仪表的展现方法,并基于3D引擎设计虚拟展现系统。实验结果表明,该系统能同时观测整车及车轮的运行状态,实时再现制动过程中车轮抱死、车身横摆侧滑的行为,其动力学模型能够满足虚拟展现对画面渲染的实时性、连续性要求。     

Virtual stereo content rendering technology review for light-field display

Light field display (LFD) is considered as a promising technology to reconstruct the light rays’ distribution of the real 3D scene, which approximates the original light field of target displayed objects with all depth cues in human vision including binocular disparity, motion parallax, color hint and correct occlusion relationship. Currently, computer-generated content is widely used for the LFD system, therefore rich 3D content can be provided. This paper firstly introduces applications of light field technologies in display system. Additionally, virtual stereo content rendering techniques and their application scenes are thoroughly combed and pointed out its pros and cons. Moreover, according to the different characteristics of light field system, the coding and correction algorithms in virtual stereo content rendering techniques are reviewed. Through the above discussion, there are still many problems in the existing rendering techniques for LFD. New rendering algorithms should be introduced to solve the real-time light-field rendering problem for large-scale virtual scenes.