基于体模型优化的虚拟试衣算法

针对目前虚拟试衣人体模型存在的精度和时效上的问题,提出了一种基于体素八叉树的优化的体模型的高效、真实感强的虚拟试衣算法。将空间划分为若干体素,与人体表面相交的体素构成人体表面模型,且体素采用八叉树结构存储。通过Kinect采集的人物的深度图像来计算八叉树中体素的符号距离函数(SDF);使用Marching cube融合图像彩色纹理并渲染出逼真的三维人体模型;提出了碰撞检测响应算法。实验结果表明,提出的方法增强了人物模型的真实感,八叉树结构有效缩短了碰撞检测时间,具有较强的实用价值。     

基于局部动态模型的软组织形变建模与仿真

选择人体软组织模型作为研究对象,针对医学触诊训练的特点,提出了可变区域的局部质点-弹簧/阻尼器(ALMSDM)模型.该模型具有位置可变及区域可扩展的动态特性,改善了以往文献中局部建模方法静态限定的局限,解决了全局“面模型”形变恢复能力差及数据量大的问题.结合ALMSDM的特点,提出了顶点法向量局部更新与预计算策略,从而极大地提高了系统的实时性.从形变恢复能力、反馈力及实时性3方面对不同模型下的系统性能进行了评价,结果显示所提算法能够保证虚拟软组织形变仿真的精确性与实时性,具有可行性与通用性.     

基于压缩体素模型的鼓形刀空间扫描体构造方法及其应用

首先给出了鼓形刀空间扫描体构造公式并构造出其表面模型,利用Ray Casting方法将该表面模型进行离散,转化为压缩体素模型,该模型采用沿X,Y,Z3个坐标轴方向相互垂直的Dexel模型表示,各个Dexel模型之间按体素模型大小均匀分布．刀具空间扫描体模型和仿真工件模型之间的布尔运算转化为Dexel模型之间的一维布尔运算,简化了布尔操作并提高了操作速度．通过MarchingCubes方法提取数控加工仿真工件表面三角网格模型并进行图形显示,提高了仿真工件显示质量,NC编程人员可实时地从任意方向观察、验证仿真结果．该方法已成功地应用于基于压缩体素模型的五坐标数控加工仿真系统中,克服了现有五坐标数控加工仿真方法和商品化软件系统的不足．     

改进的基于欧氏距离测度网格模型体素化算法

在基于到网格多边形表面的法矢量函数作为距离标准的体素化算法的基础上,提出以多边形面的最小包围盒作为计算单元,以欧式距离作为测度实现网格模型的体素化,极大地提高了计算速度,使得只能在图形工作站上实现的算法在微机平台上得以实现．针对通常采用Flooding操作判断内外体素、但应用于存在封闭空腔的模型时将会产生错误的情况,设计了一种根据体素标志位序列判断内外体素的算法．     

嵌入式系统基于动态命令的软件局部更新技术

微控制器所能实现的功能被局限于其自身所存储的代码,这在一定程度上限制了嵌入式系统功能的丰富性和灵活性。针对这一问题,提出一种软件局部更新技术,可以在不影响微控制器正常运行的情况下,将新功能以动态命令的形式注入并运行,极大程度上丰富了微控制器的功能,且不会导致空间资源受限和整体更新带来的重启等问题,同时也减轻了软件更新时的数据传输压力,具有很好的灵活性,且具备一定的实用价值。     

基于动态更新的图书馆移动用户行为模型研究

针对图书馆移动用户行为模型无法全面地描述移动用户动态行为特征的情况,设计了依托动态更新的图书馆移动用户行为模型。在概述传统图书馆用户行为模型存在的弊端基础上,设计基于动态更新的图书馆移动用户行为模型,并提出其实现机制,以期为类似研究提供参考。     

虚拟原型多体动力学中设计模式仿真模型研究

通过分析机械系统多体动力学解算模型特点。从机械产品的协作开发与仿真角度。研究了基于组件方法建立机械系统虚拟原型,提出利用MVC设计模式构建多体动力学解算仿真模型。这种解算模式,实现了多体动力学解算仿真中。模型与解算逻辑的分离,维护了系统仿真中构件、铰约束、力元等组件的状态一致性。利于在不同的解算逻辑下组件和仿真方案的配置,方便了基于组件的协同开发与仿真。结果表明,基于组件的机械虚拟原型模型与多体动力学MVC仿真模型是可行的。     

基于体素模型与卷积神经网络的三维模型分类算法

针对传统三维模型分类算法时间复杂度较高、分类准确率较低等问题,提出一种基于体素模型与卷积神经网络的三维模型分类算法。将原始模型表示为八叉树结构的体素模型以优化模型的性状表达,使用设计的卷积神经网络对体素模型进行特征提取以及分类运算。实验结果表明,与其他三维模型分类算法相比,该分类算法的显存占用较小,同时具有较低的时间复杂度和较高的分类能力。     

基于体素模型的3D打印支撑算法

3D 打印技术是通过对材料的逐层堆积来构建物体,但对模型悬空的区域需要添加 支撑结构。支撑结构不仅会造成打印材料的浪费,而且会延长打印时间并对模型外表有所损伤。 为此,提出一种基于体素模型的支撑算法,针对体素化后的模型,分析体素之间的相互支撑作用, 并引入体素支撑能量函数概念和计算方法,计算出需要添加支撑的体素,从而得到需要添加支撑 结构的区域,并由该区域生成支撑结构,之后通过实验对算法进行验证。实验结果显示该算法能 够更加准确地对模型生成支撑,同时,基于体素模型的支撑算法对于模型内部支撑计算,也具有 很好的适用性。     

虚拟原型多体动力学约束模型研究

并行工程角度出发的机械虚拟原型是集成了产品的设计、分析,不断迭代、优化的过程,模型的协调一致性是保证设计过程完整的关键,如产品模型在CAD模型与机械多体动力学模型中的一致性表达。在这种观点下,该文提出在建立基于组件的机械系统虚拟原型时,从CAD中抽取多体动力学模型构件的物理属性,研究了国产三维实体设计软件CAXA环境下,基于多刚体系统动力学笛卡尔方法,从CAD模型映射多刚体动力学分析模型语义的实现方案。分析了多刚体系统动力学模型语义下,多体动力学约束模型坐标基变换关系的抽取。实验结果表明,从CAD中抽取多体动力学模型的物理属性的方案是可行的。可以用于建立基于组件的多体系统虚拟原型的分析模型,实现自主开发设计、分析集成的机械虚拟原型。     

一种基于数据差分的频域体绘制算法

针对频域体绘制的图像质量问题,提出一种基于数据差分的且能动态提升图像质量的频域体绘制算法。用数据场差分替代原数据场,计算三维数据场的动态调节因子,通过模拟补偿图像的深度感和真实感,动态地调节图像质量。设计了采样点合并等加速技术绘制图像。实验结果表明该算法能提升图像质量,加快了绘制速度。     

虚拟环境中基于视觉心理学原理的预见性纹理绘制算法

本文首先阐述了视觉心理学原理 ,然后对基于视觉心理学原理的预见性纹理绘制算法进行了详细的研究。采用本算法可以生成符合人眼视觉感知的虚拟场景。     

基于体绘制的动态云场景模拟

为了实现动态云场景的创建与绘制,文中提出一种基于体绘制的三维云模拟算法。算法用Perlin噪声干扰椭球模型,得到云场景区域内体素颜色的基本数据,然后对体素颜色进行软化模糊和添加阴影处理,建立绘制区域的云数据模型;同时通过ray casting对绘制区域进行体数据采样渲染,模拟出三维云的效果。仿真实验结果表明：该算法模拟出的云场景可让云形状颜色位置动态改变,也可让视点穿过云层,具有动态和交互效果,是一种可行的动态云场景模拟算法。     

基于虚拟现实的复杂场景加载优化算法

目前大规模场景模型生成的需求量日益增加,现提出了一种基于区域的自动LOD (Levels Of Details)构建算法.该算法基于动态网格简化算法,在游戏设计制作的过程中,游戏开发人员会经常需要对美工部门人员提供的模型进行优化.为了可以使模型的面数得到简化,并且不改变模型的外观.当今流行的LOD技术非常擅于处理这种情况,判断模型与摄像机的距离如果超过一定范围之后,自动调取不同层次的模型,当模型距离摄像机很远的情况下使用面数低的模型替换高模,这样可以提高帧率并且降低摄像机前的三角面以及顶点数从而减少渲染压力.一般模型的简化分为静态和动态模型的简化.大部分情况下,程序员会让美工部门提供几套不同面数的模型或者通过模型简化工具对高模进行减面并存成多个Mesh,并在程序运行的时候,根据模型与摄像机的距离远近动态的替换Mesh.这是一种静态的方法.这里将尝试使用一种动态的网格简化和LOD技术相结合的方法.这种新型算法的大大的简化了操作流程,美术人员只需要提供一个模型,程序员可以使用这种方法生成量级不同的低模,根据摄像机与模型的远近自动的调取不同精度的模型.     

基于虚拟现实技术的建筑施工动态仿真研究

建筑施工过程是一个极其复杂、高度动态的过程,容易受到各种因素的干扰。建筑物的内部结构纷繁复杂,又相互牵连制约,造成建筑施工存在时间和空间上的复杂的逻辑关系。本文基于虚拟现实技术利用3DS Max软件来模拟建筑施工的主要施工环节,实现在虚拟环境中的建筑施工过程的动态仿真,并利用Virtools虚拟交互软件完成交互设计,实现多角度、全方位观察建筑模型。这一研究对优化建筑设计和保障建筑施工安全将有较大的意义和促进作用。     

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。     

基于压缩Voxel模型的五坐标数控加工仿真新方法

文章介绍了一种基于压缩Voxel模型的五坐标数控加工仿真新方法。该方法采用压缩Voxel模型表示数控加工工件模型和刀具空间扫描体模型,计算机内部存贮空间小,布尔操作简单、速度快。通过MarchingCubes方法提取数控加工仿真工件表面三角网格模型并进行图形显,提高了仿真工件显示质量。文章同时提出了一种基于压缩Voxel模型的刀具空间扫描体构造新方法,通过构造基本几何体球体、圆柱体、圆环体、锥形体和鼓形体的空间扫描体,完成各种加工刀具棒刀、球头刀、环形刀、锥形刀和鼓形刀空间扫描体压缩Voxel模型。该方法在《基于压缩Voxel模型的五坐标数控加工仿真系统》中得到了应用,仿真结果三维信息完备,操作人员可从任意方向观察、验证仿真结果,克服了现有五坐标数控加工仿真方法和商品化软件系统的不足,该方法是虚拟数控加工的关键技术。     

分布式渲染中动态任务拆分算法的研究

分析了分布式渲染环境的构架，在此基础上，针对传统的静态划分屏幕区域算法存在的不足，提出了改进后的基于。sort-first并行渲染的动态任务拆分算法。该算法递归地将屏幕区域划分成若干子区域，并将图元组归属到相应区域，平衡了渲染节点间的工作负载，大大降低了对网络带宽的需求。实验表明在分布式环境中是一个快速高效低成本的算法。     

基于分形维数的地表模型多分辨率动态绘制

以基于分形维数的树状结构组织三维地表网格模型,实现了与视点相关的连续多分辨率地表模型简化及实时绘制.算法分为预处理和实时绘制两个阶段.在预处理阶段,通过分形维数评价地表的复杂度,建立自适应的树状结构,计算出所有顶点的误差值.在绘制阶段,则根据视距、视角等因素动态地确定需保留的顶点集,并采用受限四叉树方法实时三角化得到所需分辨率下的三角网格近似模型.该算法具有两个优点:一个是地表模型的分层区域划分考虑了地形本身的复杂度;另一个是建立了视点相关各参数与所采用的分辨率表示的直接关系.实验表明,此算法简单、有效,支持对地表模型的交互式实时动态绘制.     

应用改进的区域划分算法提高虚拟加工的可视化仿真速度

将显示平面分成多个区域,对组成场景模型的三角面片按区域进行重组,仿真时仅对图形发生变化的区域进行重绘.着重探讨了三角面片区域判定、虚拟场景部件遍历及重绘区域判定三个方面的问题,并给出了详细的改进算法.此外,文中还就区域粒度对算法性能的影响作了实验分析.该算法已应用于虚拟加工原型系统VMS中,显著地提高了加工仿真的速度.