基于单幅图像的海南生态资源三维图像重构与建模方法

论文研究网络三维交互技术(Web3D)环境下基于二维图像的三维图像重构、几何建模技术及可视化方式。通过对海南生态资源物种的特点及形态特征分析,研究其3D几何模型数据的三维建模与三维图像重构方法,提出适合海南生态资源媒体的3D模型数据的建模方法和可视化方式,给出了海南生态资源Web3D模型数据库的技术框架。研究成果为设计开发海南Web3D数字生态博物馆系统提供技术支持和数据服务,为生态物种的数字化图像信息采集起到借鉴和参考作用。     

可计算的复杂桥梁特征建模技术研究*

由于缺乏有效的计算机图形学技术和三维几何建模支持,当前可计算桥梁三维几何建模面临着很大的困境。通过以下四方面的研究,建立了复杂桥梁的可计算三维特征几何模型：a）通过布尔运算,实现了任意桥梁构件基本截面的定义;b）建立了适合桥梁建模特点的曲线拉伸、渐变和构件放样等基本的三维建模方法;c）通过单元划分和节点编号策略,实现了复杂桥梁三维几何模型的构件间约束的定义;d）通过特征依赖树结合桥梁几何模型,建立了桥梁三维特征模型,并在原型系统BridgeDesign中进行了系统实现。本研究表明,根据复杂桥梁建模的专业     

玉米可视化系统的设计与开发

计算机能更好地模拟玉米的生理过程、形态结构及生态变化的关键是确定玉米的虚拟模型和可视化实现技术。文中利用玉米的三维形态几何模型，采用面向对象的方法，对玉米各器官作为单独的对象进行处理，采用模型-文档-视图方法，设计实现了玉米三维可视系统。该系统对玉米的根、茎、叶、穗分别建立了动静态模型，可实现玉米各器官、单株和群体三维静态建模及动态生长过程。本方法具有普遍性，可用于开发其他禾谷类作物的三维造型和可视化系统。     

基于数字孪生技术的三维智能化系统设计

为了提升三维智能化水平,设计基于数字孪生技术的三维智能化系统。通过现场层管理数字孪生体映射的物理实体与监测对象,为三维智能化系统提供需要的基础数据;感知层利用温度传感器与颜色传感器等,感知现场层管理的物理实体相关数据;数据存储层利用分布式文件与关系型数据库,存储感知的数据;功能层利用数据预处理模块缺失值处理存储的数据;层次化建模模块,依据缺失值处理后的数据,建立物理实体的几何模型与属性模型,融合几何模型与属性模型,得到孪生体模型;孪生体模型驱动单元,利用三维模型驱动方法,驱动孪生体模型,实现物理实体与孪生体的同步映射,得到孪生数据;仿真与预测模块依据孪生数据,可视化监测与分析物理实体的工作状态;通过应用层为用户实时呈现物理实体的动作仿真与实时监控结果。实验证明：该系统可有效感知物理实体的相关数据,建立孪生体模型;该系统可有效实现物理实体的可视化管理,提升三维智能化水平。     

基于GPU的地下管线三维可视化建模研究

地下管线的三维建模与可视化是构建“数字城市”的重要内容,总结现有地下管线实时建模算法的不足,提出一种利用GPU编程实现的地下管线实时三维可视化建模算法。利用现代GPU的可编程特性将管线建模的计算任务全部移植到GPU端完成,CPU端只需传入管径和管线节点坐标,利用GPU提供的几何着色器完成管线模型的顶点坐标计算、管线顶点数据自动生成及管线三角网构建等工作,并通过光照和纹理映射实现管线材质的真实感效果。实验结果表明,该算法克服了现有建模算法的缺陷,能够在保证管线拟合逼真度的基础上完成大规模管网系统三维实时可视化建模的任务。     

基于三维模型转换器的虚拟植物可视化

提出了一个基于三维器官模型转换器来实现虚拟植物生长可视化的方法。该转换器的主要功能是在虚拟植物生长可视化系统内导入由三维建模软件所构造的具有表面细节的植物器官模型,之后结合L系统,实现由植物生长规律指导下的虚拟植物生长过程的实时模拟。实验结果表明,该方法改善了原有的一些虚拟植物生长可视化系统只考虑对器官进行几何建模,而忽略器官表面细节导致的展现效果真实感显著差异的缺陷。     

基于WEB的城市三维建模与可视化方法探讨

基于WEB的城市三维建模与可视化包括三个部分：城市三维数据，模型的构造及显示程序，与用户的交互。本文探讨了现有的建模方法及基于不同网络模型下的数字城市三维可视化的途径。通过研究提出了采用传统建模和基于图像的三维建模相结合的方法来构造数字城市的立体模型，以及将VRML与JAVA相结合实现用户虚拟城市动态漫游的技术。     

基于VRML的虚拟汽车驾驶系统

介绍了基于VRML的汽车虚拟驾驶系统的设计，采用3DsMax建立城市建筑、街道、路灯、道路维护设备及标志等静态物体的三维几何模型，将这些几何模型装配成城市模型，将其转换成VRML格式，然后，采用ParallelGraphies的InternetSceneAssembler工具装配具有动态行为的几何模型并进行动态行为建模，如交通信号灯、汽车、行人。该工具使用基于VRML语言的可视化界面进行建模，使用很方便，效率高。动态行为使用VRML2．0结合JavaScript进行编程。开发的虚拟汽车驾驶系统可以在Internet上发布和游览。     

基于结构化粒子模型的云可视化应用

云数据的三维可视化模拟一直是计算机图形学和气象科学领域的研究热点。提出了基于WRF模式数据的建模与渲染技术,以实现真实云数据三维可视化模拟。针对粒子系统建模复杂、实时性差的问题,首先通过计算云粒子之间的相互关系建立结构化粒子模型,实现WRF云数据的建模;然后利用光照模型和公告牌技术对建模粒子进行光照渲染和三维模拟,同时结合Imposter技术提高纹理绘制速度和效果。实验仿真结果验证了该方法在提高云数据的建模与渲染速度,提高云三维可视化的逼真度方面的有效性。     

基于通用模型文件的城市三维景观面向对象可视化方法

三维模型文件的.Obj格式是一种通用的开放式模型格式。该文在分析OBJ模型文件结构的基础上,针对城市空间信息应用的特点,设计了一种通用的三维模型对象的类结构,利用该类建立的三维模型对象,可以直接获取OBJ文件中的几何、材质等三维实体信息。对象中的可视化成员方法利用模型数据和OpenGL图形处理技术实现对三维模型的真实感显示。三维通用模型和面向对象思想的引入,比较好地解决了城市三维景观中复杂模型的建模和可视化问题,有利于对复杂场景中大量三维模型的有效管理和组织。     

基于XML的机载航电系统仿真模型结构化描述

通过分析机载航电系统仿真模型存在的问题,给出了XML数据模型描述的方法和特点,提出了以想定任务需求为仿真建模的驱动数据的方法,基于XML技术设计了想定任务-飞机-机载装备三层描述关系。分别给出了想定任务和航电系统仿真模型的组成、结构化语言描述、有向树模型及XML技术描述的方法,并在此基础上形成规范的系统接口,为系统建模平台的建设提供重要的技术基础。最后,根据有向树和XML技术的特点,以节点和元素为基本单元,设计了XML文件数据访问的操作函数,形成系统建模平台的基础资源,利用设计的XML任务描述文件给出了航电系统仿真应用平台的设计架构。分析表明该方法用于航电系统仿真平台的建设将很大程度上提高仿真模型资源的重用性和共享性。     

虚拟手抓握动作的Petri网模型及其仿真实现

虚拟手的运动建模是三维人机交互研究中的一个关键问题.虚拟人在执行维修作业的过程中,不可避免地需要徒手抓握操作对象或维修工具.为此,该文提出了一种基于位置/变迁Petri网的虚拟人手抓握动作模型.该方法以关节化虚拟手的几何建模和关节约束分析为基础,描述了抓握动作的Petri网模型,通过仿真循环叠代和关节插值计算,实现关节链上各个关节的运动控制,并基于面向对象的技术设计实现了典型抓握动作.最后,基于人体建模与仿真软件Jack,设计并实现了一个虚拟手抓握动作的Petri网,仿真和实验结果表明所述方法简便易行,能够满足虚拟维修作业的要求.     

A geometry modeling system for ray tracing or particle transport Monte Carlo simulation

The principles of a geometry modeling system for ray tracing or Monte Carlo particle transport simulation are presented. The model uses the boundary representation of volumes and was developed using object oriented programming. The surface is adopted as the basic element in the model. Complex structures are described using the derived concept of compound surfaces. Particle tracking exceptions caused by floating point rounding errors are discussed and robust algorithms that use geometrical reasoning to address these problems are presented.     

装备战斗损伤仿真分析方法研究

对装备进行战斗损伤仿真分析不仅可以为战时备件和维修保障研究等提供基本数据，而且可以为战场指挥员进行战术或战役决策提供依据。该文简要介绍了装备战斗损伤仿真的内容，详细论述了威胁模型、装备模型及损伤模型的基本结构及建模方法。结合对某导弹装备的战斗损伤仿真工作，重点描述了装备结构描述、功能描述、几何描述和损伤描述的内容及方法。最后阐述了利用以上模型进行战斗损伤仿真的方法，给出了流程图，并对装备战斗损伤仿真的全过程进行了论述。     

Modeling and simulation of overtaking behavior involving environment

Overtaking is a complex driving behavior for intelligent vehicles. Current research on modeling overtaking behavior pays little attention on the effect of environment. This paper focuses on the modeling and simulation of the overtaking behavior in virtual reality traffic simulation system involving environment information, such as road geometry and wind. First, an intelligent vehicle model is proposed to better understand environment information and traffic situation. Then, overtaking behavior model is introduced in detail, the lane changing feasibility is analyzed and the fuzzy vehicle controllers considering the road and wind effect are researched. Virtual reality traffic simulation system is designed to realize the simulation of overtaking behavior, with realistic road geometry features. Finally, simulation results show the correctness and the effectiveness of our approach.     

Arbitrary crack representation using solid modeling

This paper describes the fundamental modeling approaches adopted for crack nucleation and propagation in a software system that is specifically designed to simulate problems with evolutionary geometry. Only the topological and geometrical aspects of crack modeling, and how these aspects affect the database representation in the system, are addressed in the present discussion. The following are the innovative features of the present crack modeling approach: (a) crack simulation is done with a true geometric representation of the structure, via solid modeling; (b) crack modeling relies on the sophisticated, topology-based data structure of this system to support linkage to the solid model, fast interaction and accurate representation of evolving flaw shapes; (c) the system provides the ability to specify flaws of arbitrary shape (including non-planar flaws), size and orientation at arbitrary locations in the geometric model; (d) the flaw is specified at the desired location in the actual structure geometry, rather than at a location in the mesh; (e) the system uses all its automatic and local remeshing capabilities for the simulation of flaw initiation and growth.     

Manufacturing-Oriented Discrete Process Modeling Approach Using the Predicate Logic

Part machining is a discrete manufacturing process. In order to evaluate the manufacturing process, an intelligent modeling method based on the first-order predicate logic is proposed. First, the basic predicate formula is defined according to the machining method, and the predicate and variables are illustrated in detail. Thus, the process representation is completed. Second, to construct the process model, the modeling element is put forward, which includes three nodes. Components of modeling element are, respectively, discussed, as well as the mapping relationship between modeling element and predicate. After the definition of modeling predicate formula, five basic inference rules are established. Consequently, the manufacturing process model is constructed. Third, on the basis of the process model, the process simulation is carried out to evaluate the manufacturing performances, such as the production efficiency, the utilization rate of machining equipment, the production bottleneck, etc. Finally, a case study is conducted to explain this modeling method.     

足球比赛仿真中虚拟人的感知建模研究

感知建模是虚拟人足球比赛仿真行为建模的一个重要部分,直接影响着虚拟人的行为决策.根据虚拟球员的注意力聚焦规律、视觉生理特点,提出了一种基于注意力聚焦机制的虚拟球员的智能化感知模型,包括虚拟视觉、虚拟听觉和感知聚焦器.在几何视觉模型基础上建立了虚拟视觉模型,采用包围盒技术设计了视野感知器,障碍物感知器采用人工势场法计算出虚拟球员的避碰情况下的视觉方向;根据足球比赛中球员的行为特点,设计了感知聚焦器.实验结果表明该模型是可行的.     

基于Web的动态几何软件领域模型及其应用

动态几何软件以其动态、直观的特点广泛应用于几何约束作图。针对数据结构缺乏对动态几何领域内可复用的抽象描述的问题,提出一种动态几何软件领域模型的设计方法。首先经过领域分析来识别并划分出最基本的上下文边界,然后通过领域模型设计得到动态几何软件核心领域模型,最后在体系结构建模过程中,在纵向与横向两个维度对动态几何软件进行解耦。实验结果表明,利用该领域模型设计方法研发的动态几何软件能正确地处理图形在临界位置退化的情形。该模型表达的领域知识同时适用于二维及三维的动态几何软件,并支持对不同设备分别设计布局与交互,实现了领域知识的高层次复用。     

CGM: A Geometry Interface for Mesh Generation, Analysis and Other Applications

Geometry modeling has recently emerged as a commodity capability. Several geometry modeling engines are available which provide largely the same capability, ad most high-end CAD systems provide access to their geometry through APIs. However, subtle differences exist between these modelers, both at the syntax level and in the underlying topological models. A modeler-independent interface to geometry bridges these differences, allowing applications to be developed in a true modeler- independent manner. The Common Geometry Module, or CGM, provides such an interface to geometry. At the most basic level, CGM translates geometry function calls to access geometry in its native format. To smooth over topological differences between modelers, and to allow modeler-independent modification of topology, CGM maintains its own topology datastructure. CGM also provides functionality not found in most modelers, like support for non-manifold topology, and alternative representations, including facet-based and ‘virtual’ geometry. CGM is designed to be extensible, allowing applications to derive application-specific capabilities from topological entities defined in CGM. The CUBIT Mesh Generation Toolkit has been modified to work directly with CGM. CGM is also designed to simplify the implementation of other solid model-based or alternative representations of geometry. Ports to Solid Works and Pro/Engineer are underway. CGM is also being used as the foundation for parallel mesh generation and is being used for geometry support in several advanced finite element analysis codes.