基于动力学有限元的树在风中摇曳动画

建立了阔叶树在风中的摇曳的有限元模型.考虑了风场与和树之间流固耦合效应,探讨了由平均风压和旋涡脱落引起的2种不同的振动模式,提出一种加速有限元求解的虚拟材料法.通过该模型可以模拟不同风力等级下树的晃动,树的晃动程度与风力等级表中的相符;并通过模拟结果数据库,可生成树在风中摇曳的动画.     

基于分形三维L系统的真实树木摇曳动态模拟

如何真实且快速地模拟树在风中的自然摇曳是计算机图形学中一个非常具有挑战性的问题。针对树在风中的摇曳变形,提出了一种将分形技术和物理力学变形技术相结合的方法。该方法首先利用分形技术建立了树木模型,然后根据风力级数的强弱模拟风场,并结合树的层次结构特点,给出了风力模型,在此基础上根据物理力学原理进一步模拟了树的摇曳变形。实验表明,用该算法模拟树在风中的摇曳,可以简便快速地得到效果较好的动画系列画面,生成的树木逼真且多姿多态。     

基于模糊树模型的非线性系统内模控制

本文提出一种基于模糊树模型的非线性系统的内模控制方法,该方法采用模糊树建立非线性系统的内部模型和逆模型.仿真结果表明模糊树方法建立的非线性系统内部模型和逆模型均具有较高的建模精度,所提内模控制方法对非线性系统具有较好的控制性能、较强的抗干扰能力和鲁棒性能.     

一种基于多神经树集成的分类模型

针对数据挖掘领域分类问题的特点.提出了基于多神经树集成的分类模型(CMBNTE).该模型利用改进遗传规划算法和粒子群算法,实现单个神经树模型的优化;借鉴集成学习思想,将多个神经树模型组合成最终的分类模型.在6个UCI数据集上的实验结果表明,该模型能较好地解决分类问题,尤其适用于多分类属性的复杂分类问题.     

XML文档到关系数据库的转换研究

XML作为网络数据交换的标准技术,广泛应用于计算机软件.目前存储数据的主流手段是关系数据库,因此XML文档与关系数据库之间必须进行转换.通过分析XML文档的层次结构,建立了XML文档树模型,并给出结点定义.依据XML的BNF规则给出了元素与属性的正规表达式和相对应的状态转换图,设计了识别元素和属性的词法分析程序用于解析XML文档.提出了XML文档树到关系数据库存储的转换思想和算法,并结合实例给出转换后的关系表.     

基于分形递归算法的树木真实感绘制

快速真实地模拟树在风中的摇曳一直是计算机图形学中的一个挑战性问题,作为自然场景的重要组成部分,树木的真实感模拟也得到人们的广泛重视.树木种类繁多,形态各异,复杂的结构使其无论在造形、存储还是在绘制上都存在着相当的困难.大多数园林设计软件很难构建模型参数可变的三维树.研究了一种简易的基于分形递归算法的建模方法,利用过程参数控制树的摇曳,使模型的真实感更强,变形计算更容易,得到了令人满意的实验效果.     

改进的安全协议逻辑系统及评估技术

改进了Blanchet安全协议一阶逻辑系统并建立了用于评估攻击者攻击耗费的攻击树模型,明确了系统和模型中涉及的一些关键性概念和命题.改进的系统能够将逻辑推导转换成易于理解的攻击过程.建立的攻击树模型具有以下特点:能够形象直观地描述攻击者对一个协议进行攻击的行为;能够对不同方法所耗费的资源进行相对比较;基于树状结构,便于计算机实现搜索、存储.     

树木的整体性运动及树内部风场的研究

树木的结构和物理性质的复杂性使得人们很难对其进行动态模拟.该文提出一个深度优先的数值积分遍历算法,把树作为一个整体考虑,求得整棵树协调一致的位移,较好地表现了树的整体动感.此算法作为一个整体性算法也可推广用于其他树种的模拟.另外,文章还分析了枝条对风的遮挡关系,包括过遮挡、孔洞、狭长缝隙及透射.基于Z-buffer算法思想对这些遮挡关系进行了处理,取得了令人满意的效果.     

基于语义攻击树的安全事件建模与分析

本文在安全事件的时间语义及上下文语义关系分析的基础上,建立语义攻击树模型,提出了增强非确定有限树自动机处理策略及其算法,并建立了事件检测系统框架.     

基于本体论的产品拆卸信息建模

拆卸序列规划生成是虚拟维修的核心之一,直接关系到虚拟维修的可行性及成本。以最优拆卸树的方法研究拆卸序列规划是拆卸序列生成最行之有效的途径。从虚拟维修中产品拆卸模型的基本特点入手,应用本体论的思想和方法,构建了影响拆卸相关的本体,包括几何本体、关系本体、物理本体、化学本体,并综合考虑各本体之间的相互联系,建立了比较完整的产品拆卸信息模型,同时依据成熟的拆卸树算法生成最优拆卸树,以便后期进行拆卸序列规划的研究。并应用于某产品的拆卸模型建立。     

三维树木随风运动真实感模拟

提出了一种真实感较强的模拟树在风中摇曳的方法。该方法采用I、系统建立树的有限元模型。引入Pcrlin 噪声函数建立具有自然风的1/f波动特性的风速模型;采用材料力学中梁的运动模型模拟枝干受风力弯曲。详细分 析了树对风的遮挡:枝干遮档和叶子遮档,即风场与树之间的“流固藕合”现象,特别是在处理枝干遮挡过程中,采用了 流体力学中的圆柱绕流模型。实验结果表明,该方法模拟的风吹树动效果逼真,可以达到实时显示的效果。     

三维树木的真实感模拟

为了降低虚拟场景中树木等非规则景物的模拟难度,提出了一种基于L系统的树木模拟方法.针对树木真实感不足的问题,提出了4种改进方法.在阐述了L系统的基本思想的基础上,构造了三维树木模型,引入随机性使树木生成各种形态,模拟了风力影响下的树木形态,通过LOD技术和阴影效果提高了树木绘制的真实感.实验结果表明,该方法可以有效地模拟具有多种形态的树木,同时使树木的真实感更强.     

基于GPU的风中树木物理动画*

采用非均匀梁作为树枝物理模型,分析了梁的弯曲效应,推导出挠度曲线表达式,并对其运用多项式最小二乘法拟合,将拟合后的简洁表达式预计算于纹理中,有效降低了实时计算量。为平衡CPU与GPU的负载,设计了分层次的树木结构模型,将力学分析计算转移到GPU上进行,同时避免了将树枝分段计算导致段间断裂现象及分段过大引起模拟效果过于粗糙的缺点。实验表明,该方法能完全实时、真实地模拟出风中树木动画的物理效果,解决了目前树木物理动画速度太慢不能实时模拟的不足。     

Wind projection basis for real-time animation of trees

This paper presents a real-time method to animate complex scenes of thousands of trees under a user-controllable wind load. Firstly, modal analysis is applied to extract the main modes of deformation from the mechanical model of a 3D tree. The novelty of our contribution is to precompute a new basis of the modal stress of the tree under wind load. At runtime, this basis allows to replace the modal projection of the external forces by a direct mapping for any directional wind. We show that this approach can be efficiently implemented on graphics hardware. This modal animation can be simulated at low computation cost even for large scenes containing thousands of trees.     

Physically Guided Animation of Trees

This paper presents a new method to animate the interaction of a tree with wind both realistically and in real time. The main idea is to combine statistical observations with physical properties in two major parts of tree animation. First, the interaction of a single branch with the forces applied to it is approximated by a novel efficient two step nonlinear deformation method, allowing arbitrary continuous deformations and circumventing the need to segment a branch to model its deformation behavior. Second, the interaction of wind with the dynamic system representing a tree is statistically modeled. By precomputing the response function of branches to turbulent wind in frequency space, the motion of a branch can be synthesized efficiently by sampling a 2D motion texture.
Using a hierarchical form of vertex displacement, both methods can be combined in a single vertex shader, fully leveraging the power of modern GPUs to realistically animate thousands of branches and ten thousands of leaves at practically no cost.     

Comparison and validation of three versions of a forest wind risk model

Predicting the probability of wind damage in both natural and managed forests is important for understanding forest ecosystem functioning, the environmental impact of storms and for forest risk management. We undertook a thorough validation of three versions of the hybrid-mechanistic wind risk model, ForestGALES, and a statistical logistic regression model, against observed damage in a Scottish upland conifer forest following a major storm. Statistical analysis demonstrated that increasing tree height and local wind speed during the storm were the main factors associated with increased damage levels. All models provided acceptable discrimination between damaged and undamaged forest stands but there were trade-offs between the accuracy of the mechanistic models and model bias. The two versions of the mechanistic model with the lowest bias gave very comparable overall results at the forest scale and could form part of a decision support system for managing forest wind damage risk.     

层次结构树木物理运动的实时仿真

提出一种在GPU上实现基于力学运动原理的层次结构树木运动的并行仿真技术。该技术通过分析物理运动原理与多层次的矩阵结构(HMSM)算法的并行性,来达到将树木动画在图形硬件CUDA平台上进行加速的目的。首先介绍层次结构树木在外力诸如风力等作用下的物理运动原理;然后,针对树木的物理运动以及层次结构叠加算法详细地进行并行性分析;之后着重阐述CUDA框架下树木运动的并行结构设计过程与并行算法的详细设计方法;最后在GPU上执行树木物理运动仿真。实验结果表明,该技术不但能够生成真实感较强的树木动画序列,还能够实时模拟基于物理的树木运动。同时,该技术给计算机动画的加速算法提供了很好的思想。