任意衣物和人体的3D试穿实时仿真

近年来服饰试穿模拟的研究日趋盛行,但始终较难兼顾灵活性、真实感、实时性与完整性。因此以任意人体和任意衣物的匹配试穿为目标,设计了一种新的试穿仿真流程。首先,采用非均匀有理B样条(NURBS)曲面自动完成可形变人体建模;然后对3DMAX模型进行质点重构并添加多类型弹簧,完成任意衣物建模;最后,采用Verlet积分完成试穿仿真,并实现了新的模型简化和三角形内点判断算法。实验结果表明,人体和衣物建模方法保证了试穿效果的多样性,而衣服模型简化和内点判断算法可将仿真性能提高约30%,保证了实时性。     

分布式控制系统中多种混合任务的容错调度

分布式控制系统中存在有强实时、软实时和非实时等多种实时性的任务,其中强实时任务必须在其时限前完成,否则会出现灾难性后果,因此必须为分布式控制系统提供一定的容错能力。首先给出了用于调度多种实时性任务的单处理器调度算法——双优先级队列调度算法,并分析算法的可调度性条件。针对分布式控制系统,考虑基版本与副版本的执行时间不同时,结合版本复制技术和单处理器调度算法提出了一种新的容错调度算法。分析了算法的可调度行,给出了可任务集的可调度条件判断方法和基版本任务时限的设置方法。在此基础上,采用启发式静态任务分配算法,保证各处理器的负载均衡。本算法在保证任务容错可调度的条件下,可提高系统中各处理器的利用率,仿真结果表明该算法是有效的。     

空域航空器碰撞风险评估的建模仿真研究

空域运行风险评估利用预估碰撞风险概率来保证飞行间隔。为保障空域安全,提出采用缩小垂直间隔(RVSM)Reich模型的椭柱形改进模型,用以对RVSM空域碰撞风险进行建模分析。新算法首先确定评估空域、影响安全性的各参数间的关系和最大可接受的碰撞风险值等用以建立模型,计算出碰撞风险的发生概率;最后采用临界值比对方法得出当前的安全等级系数,以确定出标准。采用结构尺寸较大机型的实测数据进行仿真,并将Event模型算法与新方法进行比较。仿真结果验证了新模型简化算法的同时也提高了评估精度,具备可行性和优越性。     

判断点在任意简单多边形内的改进算法

计算机图形处理的许多算法中经常涉及诸如点是否在区域内部的判断,判断点在多面体内的算法和形体的交、并、差布尔运算中都要用到点是否在多边形内的判断。确定一个点在任意简单多边形内的问题是计算几何、计算机图形学的基本问题。本文提出的算法是对判断点在多边形内的射线法的一种改进,对所有可能出现的特殊情况都进行了处理,能够准确地判断出点在任意简单多边形内的位置。本算法结构清晰,易于编程实现。     

基于MEMS激光雷达的智能轮椅SLAM研究

轮椅是残障人士和老年人的重要代步工具,传统的电动、手动轮椅移动方式单一,需要他人辅助完成,且无法主动保证使用者的安全。研究了基于机器人操作系统(ROS)的轮椅室外场景建模、路径规划与导航算法。在轮椅上安装MEMS激光雷达,融合体素网格滤波器和LeGO-LOAM算法完成点云处理和室外场景建模;设计了融合百度地图和激光雷达的轮椅导航方式,使用者可根据百度地图提供的路径规划信息遥控轮椅,在建图完毕后,可仅依靠激光雷达完成路径导航和自主移动;结合激光雷达智能感知算法,实现了道路信息的实时感知,使轮椅具备主动安全功能。通过实验验证了建模、感知算法的功能,并完成了融合导航仿真实验,研究内容能够大幅提升智能轮椅使用过程中的安全性能。     

虚拟视景中的装甲车辆运动仿真算法研究

通过分析履带式装甲车的行动装置与运动特点,研究了装甲车在任意地形上的运动情况,以满足分布交互式虚拟仿真实时性和逼真度要求对实体行为进行了建模与简化,选取适合于履带式车辆的支撑点来研究车辆的姿态问题,提出了在任意地形中的运动仿真算法来确定运动后的位置和姿态.在基于VTP平台开发的装甲对抗仿真系统中,该算法实现了装甲车的运动仿真,并能很好的满足系统实时性和高逼真度的需求.     

基于卷积神经网络和多判别特征的跌倒检测算法EI北大核心CSCD

针对传统跌倒检测算法中特征提取不充分、跌倒判别条件泛化性差、实时性差等问题,提出一种基于卷积神经网络和多判别特征的跌倒检测算法.为了完成更丰富的特征信息提取并保证实时性,首先,使用MobileNetV3轻量级网络完成对输入图片中人物特征信息的准确、快速提取;其次,使用3个小型卷积核的叠加和残差网络,保证网络在具有相同感受野的情况下降低网络模型的参数量,以保证图像中人体关键点检测的实时性;再次,为了提高跌倒状态判别的准确性,将人体躯干、四肢与地面间夹角,以及人体标定框高宽比变化作为跌倒判别特征;最后,设计了一个基于云服务器的物联网系统,以缓解用户终端计算能力不足导致实时性差的问题.在URFD数据集和自建数据集上进行大量实验的结果表明,该算法的检测准确率分别为99.0%和98.5%,该算法相对于传统跌倒检测算法具有更高的准确性和更好的普适性.     

真实软组织特性的肝脏组织物理建模及受力分析优化

为解决人软组织系统物理建模过程中存在的精确性与实时性之间的矛盾,选择典型的人体软组织——肝脏为实验对象,建立了一套满足实时性的复杂软组织物理建模方法.首先在基于表面模型的质点-弹簧系统基础上引入了体弹簧,采用能够满足体行为模拟的质点-弹簧模型;在质点质量分配方面,采用体离散化的方法完成了质点质量的确定,同时提出了基于层次包围盒的重心修正方法;在弹簧参数设定方面,通过真实软组织生物力学实验和参数分析,提出分段线性化弹簧参数设定方法;最后提出了作用力影响范围的受力优化分析方法,以提升变形仿真的速度.实验结果表明,该方法能够更好地模拟软组织的形变,并提高模拟仿真的实时性.     

基于RTX的建模与实时仿真软件YH-RTSIM的设计

为了满足新型飞行器半实物仿真更高的实时性要求,基于Windows的实时扩展包RTX开发建模与实时仿真软件YH-RTSIM,设计了由仿真建模集成环境、Windows进程和RTSS进程组成的软件结构,不仅可提高实时性,而且原有用户的仿真程序只需很小的修改就可编译运行。设计了基于共享内存的进程间通信算法来实现实时数据存储和显示,设计了帧时间控制算法保证精确的帧时间。测试和应用表明:YH-RTSIM运行正确, 仿真帧时间的误差为-0.0004ms~0.0004ms,小于1μs (0.001ms),能满足飞行器半实物仿真的需要。     

一种基于三角形递归切分的三维军标绘制方法

针对三维战场仿真环境中三维军标的实时绘制问题,利用Bezier曲线的任意可分性,提出了一种新的基于三角形递归切分的三维动态军标通用绘制方法.首先,通过设置军标控制点自动生成二维军标图形;然后,对二维军标模型进行三角形递归切分并动态控制递归算法调用次数;最后,对每个特征点赋予高程值,从而生成并显示三维动态军标图形.实验结果表明,该算法在不同地形条件下应用于多种基本的三维军标中都能保持良好的匹配速度和匹配效果.该方法在保证通用性前提下可以满足军标标绘系统的实时性需求.     

不同材质服装的实时动态仿真

提出参数化的人体建模方法。将人体分为10 个部分,并且定义了一系列特征参数 用来控制人体的拓扑结构。文献[1]中提出的Zhang 样条曲线被用于构造每个部分的人体表面。 在完整人体模型的基础上,实现实时的着装模拟。在传统弹簧质点模型的基础上提出大弯曲弹 簧以实现褶皱效果。另外,通过合理的参数设置以及多重校正机制实现不同材质的效果,包括 丝质、棉质和弹性布料。实验结果证明该系统可以建立较为真实的人体模型,并且能实时地进 行较为复杂的试穿仿真。     

基于二维点云图的三维人体建模方法

近年来基于二维图像的三维建模方法取得了快速发展,但就人体建模而言,由于摄像头采集到的二维人体图像包含衣物、发丝等大量的纹理信息,而像虚拟试衣等相关应用需要将人体表面的衣物褶皱等纹理信息去除,同时考虑到裸体数据采集侵犯了用户的隐私,因此提出一种基于二维点云图像到三维人体模型的新型建模方法。与摄像机等辅助设备进行二维图片数据集的采集不同,该算法的输入是由三维人体点云模型以顶点模式绘制的二维点云渲染图。主要工作是建立一个由二维点云图和相应的人体黑白二值图构成的数据集,并训练一个由前者生成后者的生成对抗网络模型。该模型将二维点云图转化为相应的黑白二值图。将该二值图输入一个训练好的卷积神经网络,用于评估二维图像到三维人体模型构建的效果。考虑到由不完整三维点云数据重建完整的三维人体网格模型是一个具有挑战性的问题,因此通过模拟二维点云的破损和残缺状态,使得算法能够处理不完整的二维点云图。大量的实验结果表明,该方法重建出的三维人体模型能够有效实现视觉上的真实感,为了对重建后的精度进行定量的分析,选取了人体特征中具有代表性的腰围特征作为误差评估;为了增加三维人体模型库中人体形态的多样性,还引入一种便捷的三维人体模型数据增强技术。实验结果表明,该算法只需要输入一张二维点云图像,就能快速创建出相应的数字化人体模型。     

着装场景下双分支网络的人体姿态估计

目的 人体姿态估计旨在识别和定位不同场景图像中的人体关节点并优化关节点定位精度。针对由于服装款式多样、背景干扰和着装姿态多变导致人体姿态估计精度较低的问题,本文以着装场景下时尚街拍图像为例,提出一种着装场景下双分支网络的人体姿态估计方法。方法 对输入图像进行人体检测,得到着装人体区域并分别输入姿态表示分支和着装部位分割分支。姿态表示分支通过在堆叠沙漏网络基础上增加多尺度损失和特征融合输出关节点得分图,解决服装款式多样以及复杂背景对关节点特征提取干扰问题,并基于姿态聚类定义姿态类别损失函数,解决着装姿态视角多变问题;着装部位分割分支通过连接残差网络的浅层特征与深层特征进行特征融合得到着装部位得分图。然后使用着装部位分割结果约束人体关节点定位,解决服装对关节点遮挡问题。最后通过姿态优化得到最终的人体姿态估计结果。结果 在构建的着装图像数据集上验证了本文方法。实验结果表明,姿态表示分支有效提高了人体关节点定位准确率,着装部位分割分支能有效避免着装场景中人体关节点误定位。在结合着装部位分割优化后,人体姿态估计精度提高至92.5%。结论 本文提出的人体姿态估计方法能够有效提高着装场景下的人体姿态...     

视相关地形多分辨率模型在飞行仿真中的应用

对于飞行仿真中海量地形数据,现有的软硬件无法直接对其进行实时连续的绘制,采用视点相关的层次细节模型可以有效地提高实时绘制的性能.该文针对飞行仿真中大地形实时显示问题,对现有的视点相关多分辨率模型算法进行了改进,采用四叉树结构来表示地形,给出了节点的数据结构和构建四叉树的算法;提出了一种新的细节层次选择误差度量标准;实现了视点相关的连续多分辨率地形网格的简化和实时绘制.     

超超临界直流炉核心模型的建立与仿真分析

为了系统地研究超超临界直流炉蒸汽发生器的动态特性,以泰州电厂1000MW超超临界直流炉为研究对象,通过合理简化和机理分析,采用非线性集总参数移动边界的方法,建立了蒸汽发生器的数学模型。建模过程中,针对相变点的位移问题,将相变点的位置作为独立变量置入模型,成功解决了超超临界工况下大扰动动态仿真所面临的问题。通过二次建模,使计算机的仿真更便于实现。在仿真模型的基础上,针对亚临界和超超临界两种典型工况,进行动态仿真,试验结果与实际系统的动态特性相符。通过模型的建立,为超超临界直流炉系统工程分析和大规模火电厂仿真机的开发打下了良好的基础。     

开闭件声腔对噪声传递函数分析的影响

为了准确地仿真分析汽车的NVH特性,通常需要准确获取声腔的声学特性参数.以某内饰车身为研究对象,以车内声学特性机理为基础,为探索开闭件声腔模型对噪声传递函数仿真分析的影响,分别建立了传统车内声腔模型的声固耦合系统和附加开闭件声腔的车内声固耦合系统.采用以声腔模态分析、板件贡献量分析、原点动刚度分析三种CAE仿真分析方法...     

Development of real-time sketch-based on-the-spot process modeling and analysis system

Contemporary manufacturing processes require faster real-time controls against dynamic and volatile production environments. While a corresponding simulation model is considered a prerequisite system for the real-time control of a contemporary manufacturing process, simulation modeling and relevant analysis have supported these real-time features comparatively less. These issues might cause procrastination of the simulation modeling, and result in wrong decisions and inaccurate controls. In order to overcome these issues, a new real-time simulation modeling and analysis system is proposed. The proposed system supports sketch-based simulation modeling. The simulation model is constructed using modelers’ sketches of predefined simulation symbols. The sketches are converted automatically into a corresponding stochastic queueing network using Self-organizing Map, a type of neural network. Then, the model is simulated and analyzed using the embedded stochastic queueing analyses. The effectiveness of the proposed system is proven with the modeling, simulation and analyses of several real-time manufacturing cases.     

基于改进分段铰链变换的人体重建技术

目前,基于单帧图像的人体建模还不能有效地处理手臂、衣服等对身体部位的遮 挡,以及因视角带来的自我身体遮挡等复杂的遮挡问题。为此,利用SMPL 模型骨骼关节分布 特点,提出改进传统分段铰链变换模型的人体重建方法。该方法运用骨骼关节的精确标注确定 模型变换的节点,结合图像轮廓边界约束图,提出前向分段回归概率期望最小化(FPR-PEM)的 柔性配准方法。通过迭代模型对变形关节处结合薄板样条进行线性插值,保证模型表面点云形 状的独立性,有效地注册各种姿势下的非刚性变形模型,较好地解决了复杂遮挡带来的重建挑 战,并进行模型姿态回归调整,实现准确的人体建模。实验结果表明,方法可以有效实现精细 和平滑模型的人体表面重建。     

基于顶点法向量重要度的模型简化算法研究

目前的模型简化算法多以边折叠前后模型的几何位置的变化为折叠代价,这样的代价计算方法对保持模型的视觉效果考虑不足,尤其是对顶点法向量的急剧改变考虑的很少,造成了简化后模型视觉特征的急剧改变。文章对当前国内外有关三维几何模型的简化算法和各种简化准则进行了分析和研究后,提出了一种改进的模型简化算法：基于三角面顶点法向量重要度的二次误差测度边折叠算法。本算法在简化过程中,通过对三角面顶点法向量重要度的控制,保证了重要度大的顶点关联边不被折叠,减少了运算量,保证了简化后的模型表面光滑平顺,视觉感良好。     

基于多边形顶点法矢量的网格模型简化算法

在计算机图形学中，经常采用网格模型进行几何物体的描述，而网格模型的大数据量成为实时绘制的瓶颈，因此，必须对网格模型进行简化。目前的简化算法，主要是以网格模型几何误差的最小化为准则，而忽略了模型的视觉特征，为此提出了一种基于法矢量的模型简化算法，其简化准则是视觉特征的最优化。首先获取多边形顶点的平均法矢量，然后依据该法矢量确定简化门限。实验结果表明，当地景模型简化至95.4%时，仍然保持了令人满意的图象质量。该算法能够在保证高度真实感视觉效果的前提下，实现模型较大幅度的简化。