基于粒子系统的蜡烛火焰实时模拟

应用粒子系统模拟模糊不规则物体的关键问题是真实感和实时性，在剖析影响真实感和实时性的因素基础上，提出了提高粒子系统真实感和实时性的有效方法。为提高真实感而将粒子、粒子源、力产生器统一在一起，即将粒子源、力产生器和可视化粒子看作都由力驱动。用合适的力类产生较好的火、烟、云及爆炸的实时模拟，用OpenGL显示列表技术提高绘制效率，简化粒子的碰撞处理来减少计算复杂性，利用层次空间减少计算工作量。实验结果表明，该方法满足实时性和真实感的要求。     

基于粒子系统的蜡烛火焰实时模拟

应用粒子系统模拟模糊不规则物体的关键问题是真实感和实时性,在剖析影响真实感和实时性的因素基础上,提出了提高粒子系统真实感和实时性的有效方法。为提高真实感而将粒子、粒子源、力产生器统一在一起,即将粒子源、力产生器和可视化粒子看作都由力驱动。用合适的力类产生较好的火、烟、云及爆炸的实时模拟,用OpenGL显示列表技术提高绘制效率,简化粒子的碰撞处理来减少计算复杂性,利用层次空间减少计算工作量。实验结果表明,该方法满足实时性和真实感的要求。     

基于层次分布域和粒子旋转的降雪模拟 *

传统降雪场景的模拟往往由于粒子数量的巨大而降低实时性。针对这一问题 ,在粒子系统的基础上采用梯形层次分布域来发射粒子 ,减少了不可见粒子的浪费 ;同时用伪粒子系统来体现粒子的旋转并引入了层叠纹理的方法来增加逼真度 ,在粒子的消亡条件判断上 ,采用部分判断的算法来提高实时性。实验表明 ,该方法能实时高效地绘制出较为真实的降雪现象。     

粒子系统的优化技术研究

总结分析了影响粒子系统实时性的主要因素,归纳并提出了优化方法,具体包括:为了提高绘制效率,可采用显示列表、公告板技术、几何形体优化、多级粒子系统;为减少计算复杂性,采用碰撞检测与处理优化、存储方式优化、运动过程优化、线性表、局部力场;为了减少粒子数量,采用结构化粒子、LOD技术、伪粒子系统等.最后将上述部分方法应用于基于粒子系统的土壤可视化.结果表明,该方法简单、实用,优化后速度平均有60.2%的改进.     

基于某型防空导弹的尾焰仿真研究

应用粒子系统对某型号导弹武器系统的尾焰仿真进行研究，给出的尾焰仿真模型和粒子简化模型，改进了粒子系统在模拟不规则物体时为了达到逼真程度而增加粒子数量，但影响系统实时性的传统做法。该模型可以用较少的粒子就能达到系统的实时性和逼真程度很高的效果，最后在基于DirectX平台上利用VC 语言进行了绾程实现，验证了该方法的有效性和实用性。     

GPU支持下基于粒子系统编辑器的特效技术研究

针对粒子系统在计算机游戏特效设计过程中所存在的控制精度不高、运算量大等问题,提出了一种通过粒子系统编辑器生成粒子并基于GPU进行实时渲染的方法.使用粒子系统编辑器能有利于提高粒子系统制作的可控性,而基于GPU的仿真绘制则能够提高大规模粒子系统渲染的实时性.实验证明,GPU支持下的可编辑粒子系统能有效提升计算机游戏开发中...     

基于多级粒子系统和新粒子形状的尾焰绘制*

针对目前大规模场景中导弹尾焰等特效绘制计算量大,导致系统实时性差等缺点,给出了一种基于多级粒子系统和新型粒子形状的尾焰绘制方法,在用三角函数勾画出轮廓后,对外部采用圆周发射新形状的粒子,内部采用特殊单面片作为基本粒子形状且用直线运动代替曲线运动,并采用了LOD结合GPU的粒子系统技术,在不影响真实感的情况下减少了计算量,有效提高了大规模场景中尾焰特效绘制的逼真度和实时性。     

基于粒子系统的虚拟战场环境特殊效果模拟

作战系统在军事训练和军事演习的应用上具有经济性、科学性、实时性、交互性等其他训练模式无法比拟的优点,能够提高军事训练的效率,减少训练的成本,增加战士在训练过程中的安全性。虚拟战场环境是作战系统的一个非常基础的平台,值得研究探讨。在虚拟战场环境模拟中,对不规则动态形状物体建模的最有效的方法是粒子系统。而文中深入研究了粒子系统的基本原理,应用粒子系统的方法构建了一个战场爆炸模型来实现爆炸效果的具体实现过程,并分析爆炸粒子所受的动力来建立爆炸粒子的物理模型。实验结果表明这一模拟方法简单有效,逼真度和实时性效果较好。     

基于OSG的粒子特效仿真研究

针对虚拟现实领域中特殊天气、战斗等场景中需要雾、雨、云、火焰、爆炸等场景特效来提高场景逼真度与兼顾渲染实时性的问题,提出采用基于OSG的粒子系统特效。本文在分析粒子系统实现原理的基础上,利用Open Scene Graph（OSG）2．8．2开源场景图形开发库建立粒子特效系统模块,从而有效地解决特殊场景中对粒子效果的要求。给出一个飞行场景中降雪效果的示例,通过分析帧速率等指标说明OSG可以快速绘制粒子系统。试验结果表明,基于OSG的粒子特效能够很好地满足虚拟现实中对粒子特效逼真度和实时性的要求。     

基于纹理映射和粒子系统的三维喷泉实时模拟

将纹理映射和粒子系统理论相结合,给出一种基于粒子系统的喷泉系统模型,同时分析模型中粒子的属性及其变化,加入风力和阻力等粒子属性,绘制三维喷泉系统,实现粒子在复杂受力情况下的实时动态模拟.实验结果表明,该方法不仅有效地保证了图像的真实感,而且提高了系统的灵活性和实时性.     

基于容积粒子滤波的时延差定位估计算法

在基于粒子滤波的时延差定位估计方法中, 重要密度函数的选取将直接影响估计的性能, 为此, 提出了基 于容积粒子滤波的时延差估计(BCPF-TDE) 算法. 该算法利用最新的数据检测信息, 通过容积卡尔曼滤波(CKF) 获 取粒子滤波的重要性密度函数. 仿真实验表明, 在粒子数目相同的情况下, 基于容积粒子滤波的时延差估计(BCPF- TDE) 方法与基于扩展粒子滤波的时延差估计(BEPF-TDE) 方法相比, 定位估计误差只有后者的50% 左右, 而运行时 间相当.

     

基于Beowulf机群中改进粒子滤波的3D人体运动跟踪

针对标准的粒子滤波算法在视频三维人体运动跟踪中存在的计算量巨大、粒子退化、跟踪失效而无法同时满足跟踪精度和跟踪实时性要求的问题,提出了基于Beowulf机群中改进的粒子滤波新算法。新算法通过三维人体模型参数的自动初始化、粒子数目和模板的调整来实现跟踪失效的自动恢复,基于任务动态分配策略、低开销通信策略设计的Beowulf机群中的迁移式粒子滤波并行算法克服了粒子退化问题和提高了计算速度。实验结果显示：新方法有效地减轻了粒子退化和跟踪失效问题,降低了计算时间,提高了跟踪精度,能够同时满足三维人体运动跟踪精度和实时性的要求。     

一种改进的基于蚁群优化的粒子滤波算法

针对传统粒子滤波算法中粒子匮乏以及粒子多样性丧失的问题, 提出了一种基于蚁群优化的改进粒子滤波算法。该算法利用蚁群算法优化粒子滤波的重采样过程, 使粒子在更新权值后, 利用转移概率向权值较优粒子的位置移动, 以防止权值较小的粒子在多次迭代后退化消失; 同时, 设置转移阈值, 以抑制权值较优粒子间的转移, 从而同时解决了粒子匮乏以及粒子多样性丧失的问题。实验结果表明, 该算法具有较高的预估精度和较好的鲁棒性。     

一种基于粒子群的交通信号离线配时优化方法

提出了一种基于粒子群的交通信号离线配时优化方法,采用实数编码表示区域内各信号交叉口的各相位绿灯时间,不同的配时方案对应于不同的粒子,粒子的适应度利用微观交通模拟获取的总延迟时间进行评价,最后得到的具有最小延迟时间的粒子即为最优配时方案。与已有的离线配时技术相比,提供了一种编码形式简单、参数较少、计算速度较快的信号配时智能优化方法。     

极小化等待时间的热处理批调度模型与PSO解

机加车间的工件动态到达热处理车间后因受到批处理设备合批等的约束不能及时得到加工,基于工件动态到达的热处理车间,以最小化工件等待时间期望为目标,建立批调度模型,根据工件到达时间实现了粒子群算法微粒的编码以及对工件的分批,通过仿真实验得到结论:缩短工件的加工时间,则在热处理车间内,可以减小工件等待时间期望;降低工件数规模,工件会密集到达热处理环节,从而减短工件等待时间;工件的等待时间期望的大小与工件规模数量有关,工件数规模较小时,大尺寸工件的等待时间期望优于小尺寸工件,规模较大时,则相反。最后,对比分析了本文改进的粒子群算法的效果,发现改进的粒子群算法最优。     

基于混沌的萤火虫改进粒子滤波算法研究

针对常规的粒子滤波算法存在粒子权值退化和采样粒子贫化以及需要大量粒子才能进行比较准确的状态估计的问题,提出了一种基于混沌的萤火虫改进粒子滤波算法.利用混沌系统所具有的遍历性和随机性初始化粒子群,使得初始粒子分布更加均匀,同时向常规粒子滤波算法中引进萤火虫算法的寻优机制,使得粒子能够向高似然区域运动,提高了滤波精度,并对部分权值优秀粒子进行混沌细搜索,对部分权值低的粒子进行再生,提高了种群多样性.实验表明:该方法尤其是在粒子种群数量较小的情况下,较常规粒子滤波精度更高,并有效地改善了权值退化和样本贫化问题.     

Novel adaptive particle filter using adjusted variance and its application

Precise estimation of the position of robots, which is essential in mobile robotics, is difficult to achieve. However, particle filter shows great promise in this area. The number of samples used in this study is closely related to the operation time in particle filtering. The main issue in real-time implementation with regard to particle filter is to reduce the operation time, which led to the development of the adaptive particle filter (APF). We propose a new APF which adjusts the variance and then uses the gradient data to generate samples near the high likelihood region. The experiment results show that the new APF performs better, in terms of the total operation time and sample set size, than the standard particle filter and the APF using Kullback-Leibler distance sampling.     

基于粒子系统的三维场地降雨实时模拟

粒子系统是实时模拟三维地形场景中具有真实感的降雨情景的一种有效方法。本文基于粒子系统的基本原理分析并提出了适用的雨粒子系统和雨粒子的属性，采用了把雨粒子产生区域定义为一个视图体顶部的外接长方体、用象素点和直线作为雨粒子的形状、降落过程的重力作用模拟、用粒子组实现雨粒子的连续补充和雨粒子的降落高度检测等新的方法及算法。试验结果表明，该方法能有效地再现三维地形环境场景中的降雨景象，在满足实时交互漫游的前提下表现出较强的真实感，具有一定的实用价值。     

GPU加速的差分进化粒子滤波算法

为了解决实时系统中粒子滤波的计算复杂性问题,本文提出了一种零bank冲突并行规约的差分进化粒子滤波方法。该方法首先分析了并行差分进化粒子滤波算法在GPU中的内存访问模式,根据粒子滤波器的均方根误差与内存访问bank(存储体)冲突度成正比的关系,提出了一种去除bank冲突的有填充寻址的差分进化粒子滤波算法,降低了计算复杂度。将该算法在NVIDIA GTX960 GPU中实现,与串行差分进化粒子滤波算法进行比较。实验表明,随着粒子数增加,计算量以指数增加,采用GPU加速的跟踪算法的执行时间明显减少,有效提高了跟踪精度、降低了计算时间。