基于粒子系统的3D动态火焰模拟

为了在虚拟场景中绘制复杂的火焰,解决模拟火焰时在实时性和逼真性方面所出现的问题,提出了一种基于粒子系统的火焰模拟方法。通过粒子系统的几何建模方法,实现火焰粒子的不断生成和消亡,得到在三维场景中具有动态感的火焰;通过引入Gyarmathy模型和控制粒子行为的Perlin噪声,实现模拟火焰的运动效果;通过对每个粒子进行纹理贴图及渲染处理,增加三维场景中物体的真实感。实验表明,重力和风力反映了火焰的消亡规律和运动情况,并实时模拟复杂火焰模型;纹理贴图增强了火焰的立体效果,实现了复杂火焰模型的逼真性。     

一种新的基于粒子系统的火焰实时绘制方法

针对经典粒子系统火焰模拟的真实性和实时性的关键问题,给出了一种新的基于粒子系统的火焰绘制算法,粒子属性的初始化由发射器确定,并对粒子的颜色、位置、生存期等属性的更新进行了优化,粒子的运动变化由低压点控制,粒子由四角面片表示,结合纹理映射技术进行三维火焰渲染,纹理采用分时间段映射来模拟火焰的燃烧过程,实验证明该算法模拟火焰的运动和外观效果真实,在普通的PC平台上利用标准图形系统即可获得实时的绘制速度.     

基于DM6437的目标跟踪系统设计与实现

将卡尔曼滤波器和均值漂移算法相结合,实现运动目标的实时跟踪.首先采用混合高斯背景模型的方法来进行运动目标的检测,确定运动目标的大小和位置,然后提取运动目标的颜色模型并开始跟踪.在跟踪过程中,先用卡尔曼滤波器对目标在下一帧中的位置进行预测,再用均值漂移法快速迭代得出目标的实际位置,最后更新目标的颜色模型,并开始下一轮跟踪过程.采用高性价比的DM6437芯片设计了运动目标跟踪系统,并对跟踪算法进行了优化.实验结果表明,该系统具有较好的实时性和准确性.     

SPH真实感流体交互模拟的改进算法

针对目前流体仿真中存在的模拟效率低及模拟交互的真实感不足等问题,提出一种基于光滑粒子流体动力学的流体模拟改进算法。首先,采用光滑粒子流体动力学方法进行粒子系统建模,通过矫正压力及速度场保证流体求解方程的精确性和稳定性;然后通过简化流体计算模型,完成流体表面建模,提高流体表面渲染速度;最后使用硬件加速算法实现流体模拟的快速渲染,提高流体的真实感和交互的实时性。实验结果表明,该算法能够明显提升流体渲染的真实感,减小计算复杂性。大规模粒子实时模拟帧率达到20帧/s,实现了较为真实的交互应用。     

一种改进的运动目标检测算法

针对目标检测过程中的背景变化、光照变化、阴影对检测的影响,提出了一种改进的运动目标检测算法。首先利用改进的统计方法建立了目标的背景模型,并实时地对背景模型进行更新,最后将检测出的目标采用融合HSV颜色信息和纹理特征的混合高斯阴影模型方法来去除阴影。实验结果证明,该算法在场景中有目标运动的情况下。能够准确地建立背景模型,并能去除阴影影响,提高系统的检测准确性。     

基于改进高斯混合粒子滤波新算法的桥梁极值应力动态预测

将极值应力数据视为时间序列,提出了桥梁结构极值应力的改进高斯混合粒子滤波(IGMPF)动态预测新方法。首先,利用桥梁健康监测极值应力数据建立动态非线性模型,将其作为粒子滤波算法的状态方程和监测方程;然后,引入最大期望(EM)算法来估计目标状态的概率分布,并嵌入高斯混合粒子滤波器中,进而利用改进高斯混合粒子滤波算法,结合应力监测数据实现结构极值应力的动态预测;最后,通过在役桥梁监测数据对本文模型和方法的合理性进行验证。结果表明:本文方法预测精度高,可用于工程实际应用中。     

基于高斯混合模型和canny算法的运动目标检测

提出一种基于高斯混合模型和canny算法的运动目标检测算法.利用高斯混合模型计算像素之间的颜色信息,同时利用高斯混合模型更新背景信息;用canny算子提取图像的边缘信息;将颜色信息和区域结构信息线性融合起来,较好地解决了边缘信息明显的运动目标检测.实验中采用改进的加权高斯模型及传统的canny算法相结合.结果表明,本文...     

面向飞行模拟的云仿真及其实时绘制

改进并建立了云光照模型,引入了大气密度与海拔高度间的关系,并基于粒子尺度对散射相函数进行加权以提高仿真精度。针对飞行模拟的静态/动态云绘制,提出了基于粒子系统和Texture Sprites实现云谱交互建模的有效方法。为达到实时绘制,采用动态生成Impostor技术和GPU加速仿真及实时绘制。将本文提出的粒子云绘制技术集成于飞行模拟器的视景系统,能够增强虚拟环境的真实感、沉浸感,并满足限时系统的交互要求。     

混合算法在轻钢结构优化设计中的应用

结合粒子群优化（PSO）算法快速的全局收敛性和蚁群优化（ACO）算法较强的寻优能力,提出了一种融合PSO算法和ACO算法的混合算法。首先利用PSO算法较强的全局搜索能力,产生各粒子的最优位置值;然后对ACO算法的蚂蚁总个数进行调整,在保证算法全局搜索能力的同时,避免陷入局部最优;最后利用改进的ACO算法对最优位置值做进一步优化。将该混合算法应用于轻钢结构优化设计中,建立优化设计模型。以轻钢门式框架为例,利用该模型进行优化分析,并与文献[11]中改进模拟退火算法的优化结果进行对比。结果表明,混合算法经过61次迭代后能够求出较好的全局最优解,合理可行。     

基于引力搜索算法的非线性系统辨识

针对传统辨识方法辨识非线性系统时存在的辨识精度低、收敛速度慢等问题,引入了一种基于混合引力搜索算法的非线性系统辨识方法。该混合优化算法是将粒子群算法中群体历史最优位置及自身历史最优位置的概念引入到引力搜索算法中,通过帮助粒子接近最优位置,改进了搜索算法中粒子的全局搜索能力,使得该混合算法的开采能力和探索能力得到更好的增强和平衡。对Wiener模型进行辨识,比较分析仿真结果,发现混合优化算法能够提高辨识精度并获得良好的辨识效果,验证了该算法的有效性和可行性。     

基于Direct3D技术的自然现象模拟

虚拟现实中自然现象的模拟一直都是研究的热点,其中雨雪天气的模拟可以增加虚拟现实的逼真程度.本文在分析粒子系统实现原理的基础上,基于Direct3D技术,实现了雨雪天气的模拟.本文采用的实现方法比较简单,实现效果具有较强的真实感.     

提高喷泉水流动态模拟效果的改进方法

For the purpose of improving the dynamic simulation effect of the particle system, this paper focuses on studying the dynamic simulation of the fountain flow based on particle system theory. A fountain particle motion model is constructed by applying the physical dynamic principle. The bead particle is structured by using OpenGL “short line” as the basic particle voxel, which performs better in real-time processing compared with other bead particles, such as sphere, cube and square. To avoid the invisibility of partial particles in 3D scene, the technique of the “△” line combination unit is adopted to implement the dynamic simulation of water beads. In order to agglutinate lots of particles to form water beads with different sizes and show the intermittent cylinder shape of the fountain, the fake particle viscosimetry and the blend operation in OpenGL are also adopted, making the fountain flow more realistic. Experiment indicates that the proposed method can effectively improve the reality and real-time performance of the fountain flow.     

桌面型虚拟现实系统场景优化问题研究

桌面型虚拟现实系统的应用慢慢开始普及,特别是在网络上,有很多虚拟旅游、虚拟博物馆、虚拟学习环境,让人们在计算机前就能得到较为真实的直观感受。但是,虚拟现实场景的显示是由计算机的显卡和中央处理器实时运算产生的,对于小场景的虚拟现实问题不会很大,但对于大场景,如果不对虚拟场景模型进行优化处理,将大大影响其运行速度,降低虚拟现实场景的表现力。     

基于Unity3 D的塔吊建模仿真

以STT153型塔吊为仿真原型,对其机械结构、操作方式进行了分析,主要运用以Unity 3D为主的虚拟现实技术方法对塔吊作业现场及工作原理进行建模和仿真,创建了一个实时交互式的塔吊作业仿真平台.     

基于视觉特征对比度和二维熵的火焰检测

该文提出了在开放环境下应用视觉特征对比度和二维信息熵的火焰在线检测方法.首先利用光流法获取目标的运动矢量,然后通过运动标量生成运动对比度显著性图;进一步与颜色对比度显著图融合得到一个合成的显著图,提取出疑似火焰的感兴趣区域;接着对感兴趣区域的运动矢量计算二维熵,根据二维熵的时空一致性对是否为火焰区域进行判决.该文提出的特征对比度方法大大降低了传统基于高斯金字塔的视觉注意模型的计算复杂度.实验结果表明,该文方法对环境光照变化不敏感且能够排除其它运动物体的干扰,适用于开放环境下实时火焰检测.     

多UCAV协同打击多目标实时三维航迹规划

为提高无人作战飞机(Unmanned combat aerial vehicle, UCAV)协同实时航迹规划的实时性和可操作性,针对多架UCAV协同执行对地作战任务过程中的协同实时航迹规划问题,提出一种基于自学习策略和Lévy飞行的正弦余弦优化算法(Sine cosine optimization algorithm with self-learning strategy and Lévy flight, SCASL)的多UCAV协同打击多目标实时三维航迹规划方法.首先,构建三维任务空间模型并根据UCAV平台性能设计了飞行速度、飞行高度、相对距离以及威胁规避等约束条件;其次,基于UCAV的三自由度运动学和动力学质点模型设计了协同实时航迹规划的决策变量;最后,根据UCAV作战使用战术原则构建了目标函数将协同实时航迹规划问题转化为优化问题,采用所提出的自学习策略和Lévy飞行的正弦余弦优化算法对模型进行求解,并采用病毒搜索算法(Virus colony search, VCS)求解模型作为对比实验.仿真结果表明,同等条件下,VCS求解模型得到的仿真结果满足协同性要求但不满足实时性要求,SCASL求解模型得到的仿真结果满足实时性与协同性要求,验证了本文所提出的基于SCASL的多UCAV协同实时航迹规划方法的有效性与优越性.     

施工现场火灾智能化预防方案研究

电气、用火不慎引燃可燃物是我国建筑施工现场火灾频繁发生的主要原因,通过智能提示保持使用中的火源设备和大体积可燃物之间的安全距离可预防火灾发生,自动判定它们之间是否突破安全距离成为亟待解决的关键问题.基于国内外现有的研究成果和最新研究进展,提出了RFID移动目标定位与虚拟现实场景实现碰撞检测相结合的方案.基于RFID技术的目标定位算法实时感知移动火源设备位置并更新虚拟场景中模型的坐标,三维模型的碰撞检测确保火源设备移动使用时一旦与可燃物突破安全距离,立即产生警报信息发送到现场硬件模块提醒相关人员做好防护措施.     

基于Kinect的动作捕捉系统的实现

以Kinect体感摄影机为系统核心,将肢体动作、面部表情捕捉系统在开发成本、运行效果以及开发效率上取得最优平衡点。基于这一研究目的,采用3DSMAX和开放源代码的OGRE图形渲染引擎,设计并实现了基于Kinect体感摄影机与3DSMAX、OGRE结合的游戏动作、表情捕捉系统。本系统具有硬件简单、廉价、硬件配置要求低、精度高、实时预览效果直观、一人即可独立操作等特点。能够广泛应用于动画、电影制作,虚拟现实等领域。