基于OSG的虚拟校园漫游系统的设计与实现

介绍了虚拟现实技术和OpenSceneGraph(OSG)三维渲染引擎。结合虚拟现实技术的综合应用,使用三维建模软件—3DS MAX 8、开源的OSG三维渲染引擎,设计实现了学校校园虚拟漫游系统。该系统可以为用户提供直观、逼真的虚拟环境,使观者有身临其境之感。     

OpenGL技术在虚拟现实三维重建中的应用

目前,利用专业三维建模软件很难实现虚拟现实所需要的交互性,同时,在OpenGL建立的虚拟现实环境中,也很难通过编程进行复杂的三维建模.因此通过研究比较现在常用的利用OpenGL创建3D模型的方法,提出了一种新方法,即利用3DSMax进行复杂建模,并将模型导出为3DS格式,然后通过在OpenGL下编程控制模型来达到对虚拟现实环境的仿真.最后,利用该方法成功模拟了一个交通事故现场的虚拟环境,并可以对环境中的车辆等事物进行编程控制.     

球面全景图漫游算法研究

基于图像的绘制技术不仅可以弥补传统基于几何绘制技术的不足。而且能给出更丰富的图像显示。基于实际应用出发,提出并实现了一种球面全景图的漫游算法。通过重投影球面全景图的可视部分到视平面上,可以生成虚拟场景在不同视线方向上的透视视图。针对直接使用重投影不能满足实时绘制的问题,提出了基于查找表的优化策略。     

基于图象绘制的虚拟现实系统环境

虚拟现实的一个重要目标是使用计算机生成逼真的视觉世界,使用户可以对虚拟世界的客体进行交互式考察．虚拟现实的实现有两种方法．传统上,用三维图形学的方法实行建模和绘制．此方法需要繁琐的建模和昂贵的专用绘制硬件,而且图形绘制的质量和场景的复杂性受到很大的限制．基于图象的绘制是实现虚拟现实系统的一种新方法．它克服了三维图形方法的缺点．本文在总结已有技术的基础上,提出一个实现基于图象绘制的虚拟现实系统模型,并据此模型实现一个实验系统及相应的图象工具．     

基于位图的三维地形速绘算法及其OpenGL编程

三维真实感地形是虚拟场景中的基础部分,其绘制的速度与质量是构建三维虚拟场景成败的关键.利用Visual c++环境下的MFC机制,以通用的标准三维图形函数库OpenGL为工具,通过在位图的灰度值与地形高程数据之间建立相应的映射关系,建立标准的地形高程数据组,并依托OpenGL平台快速生成了三维网格地形.为增强地形的真实逼真性,对地形网格的法向量作出多重处理,应用OpenGL的光照和纹理映射技术来生成地形的阴暗效果,最后对三维地形的整个场景进行综合编程,实现了三维地形场景的实时、快速绘制.     

虚拟现实建模技术在数字化发射场中的应用

建立数字化发射场是卫星发射信息化和应急保障的基础。本文结合某卫星发射场实时性和交互性视景仿真实现的特点,采用基于三维几何模型的建模及动态显示技术的虚拟场景创建方法,讨论了虚拟漫游系统中建模流程、方法,以及关键技术的实现,分析了通用的三维场景建模的技术路线和流程,给出了地物、天空和实体模型构建的实际解决方案、方法,讨论了基于MultiGen Creator的模型格式转换、纹理贴图、模型简化、LOD技术、DOF技术等建模关键技术。采用MultiGen Creator和Vega软件平台,开发出了一个桌面型的虚拟发射场仿真系统,实现了发射场的数字化和卫星发射的实时仿真。     

基于点采样的大规模三维模型显示

大规模三维模型的实时显示一直是许多虚拟现实应用追求的目标之一,也是计算机图形学领域的研究热点之一。文中采用基于采样点的显示方法,把具有显示质量优势的传统三角形与显示速度快、简化表示能力强的采样点,通过八叉树有机组织起来;通过对基本算法做出有效的改进,并添加计算分解和重用、有效的数据管理等模块,以高效的实现方式完成了30,000个独立运动的虚拟人场景的实时显示。文中的方法也可处理其它场景,能直接应用于紧急疏散或影视、游戏等领域中大规模三维模型的显示,具有很好的应用前景。     

基于Virtools的房产展示系统设计与实现

虚拟房产展示系统是Virtools应用在房地产领域的一个重要体现,它借助于三维建模技术将房产场景真实再现,通过虚拟现实平台创建一个多维的虚拟空间,使客户全方位、多角度、交互式感受房产场景,同时也改变了传统的销售方式。     

基于粒子群优化和互信息量的全景图拼接算法

利用基于图像的绘制技术来构建虚拟空间是当前虚拟现实领域中的一项热门课题,而全景图的拼接又是基于图像的绘制技术中的重要研究内容之一,简单的图像合成代替传统的基于三维几何的建模和渲染.提出一种基于粒子群优化(PSO)和互信息量(MI)的全景图拼接算法,首先采用粒子群优化算法寻找包含足够多特征的模板区域,然后利用互信息量实现全景图像的拼接.算法不需要手工指定特征点,可自动对一组图像进行无缝拼接.实验结果表明算法对全景图的拼接具有良好的效果.它不但提高了渲染速度,而且能够有效地克服图像旋转对拼接的影响,是一种快速实用的全景图拼接算法.     

Vega视景仿真中的实时阴影绘制

针对基于Vega等高层平台的视景仿真系统中缺乏实时阴影绘制的缺点,提出改进方法,在场景中加入阴影绘制。研究了虚拟环境中的实时阴影生成算法和Vega提供的扩展机制,确定采用阴影映射（shadow mapping）算法,用OpenGL实现阴影绘制,并使用Vega平台提供的回调机制将阴影绘制集成到场景中,从而使生成的场景真实感更强。     

3D树木建模技术研究进展

3D树木建模一直都是计算机图形学、计算机视觉、虚拟现实等领域最具有挑战性的研究方向之一,国外学者在该领域做了大量研究工作,但3D树木建模综述性文章的缺乏成为其发展的制约因素。侧重从计算机视觉的角度,将当前国内外经典的3D树木建模方法分为基于图像,基于规则和基于草图等三类,并跟踪了最新的3D树木建模技术进展,对他们的成果进行了深入剖析,重点阐述3D树木建模关键技术。最后,分析和比较了几种主要的3D树木建模技术,提出轻量化3D树木建模技术是今后虚拟场景中的交互应用的发展趋势。此外,根据当前研究的难点提出了基于单张图像的轻量化混合建模的研究思路。     

基于Virtools的房产展示系统设计与实现

虚拟房产展示系统是Virtools应用在房地产领域的一个重要体现．它借助于三维建模技术将房产场景真实再现,通过虚拟现实平台创建一个多维的虚拟空间．使客户全方位、多角度、交互式感受房产场景。同时也改变了传统的销售方式。     

基于OpenGL的真实感图形绘制技术及应用

科学计算可视化, 计算机动画和虚拟现实是现代计算机图形学的三个热点, 而这三个热点的核心都是三维真实感图形的绘制。通过VC + + 环境下的编程实践, 系统地总结了基于OpenGL 技术实现真实感图形绘制( 包括反走样、消隐以及光照模型等) 的基本步骤和方法, 并结合具体实例, 介绍了真实感图形绘制技术在地矿工程三维实体构模中的应用。     

基于游戏引擎的三维虚拟漫游系统实现

三维虚拟环境漫游是虚拟现实技术应用的基本方向之一,具有重要的研究意义与应用价值。基于成熟的游戏引擎技术,提出一个具有较强通用性和可扩展性的三维虚拟漫游系统开发框架,并从3D场景快速构建、3D场景实时绘制、高级视觉特效生成和基于物理的场景模拟等四个方面详细介绍了该框架的关键技术实现。通过对系统原型的测试表明,采用该开发框架所构建的三维虚拟漫游系统可在一般的普通主流PC机上达到较好的性能和表现效果。     

聚类立即辐射度及在增强现实中的应用

提出一种聚类立即辐射度方法,以实现增强现实等领域需要高度真实感的全局光照算法来实现实时交互的绘制效果要求。为此,改进了传统的立即辐射度方法,将大量的用于表达间接光照的虚拟点光源聚类到少量的虚拟面光源中,并使用实时软阴影算法快速计算可见性。同时,借助图形硬件GPU加速场景绘制。实验结果表明,算法在增强现实环境等领域中支持完全动态场景,且在保证良好视觉效果的前提下获得了实时绘制帧率。     

基于图像的室内虚拟环境的研究

基于图像的建模和绘制技术,提出了一个构造室内虚拟环境的完整方案,用户只需要输入少数照片,即可重建室内场景的全景图像,方案主要包括以下几点：首先由用户交互确定图像中的匹配象素,通过运动分析算法恢复整个场景的几何结构,然后,将原始图像变换至平面的参数坐标系,抽取纹理图像,并在参数空间对纹理图像进行拼接;最后生成场景的全景图像,算法对拍摄条件和设备没有苛刻要求,运算量较小,有较强的稳定性。     

A hybrid rendering algorithm for textile objects

Although realistic textile rendering has been widely used in virtual garment and try-on systems, a robust method to simulate textile with a realistic appearance and high fidelity is yet to be established. We propose to use a novel hybrid geometric- and image-based rendering (GIBR) method to achieve photo realistic representation of textile products. The image-based technique, with its radiance synthesis algorithm, enables us to recover the reflectance properties of textile in an environment photo, and thus can render the appearance of textile material. The geometry-based technique, with its traditional illumination model of assigning illumination parameters extracted from the original scene (such as radiance and chroma dispatch), makes it possible to interactively manipulate 3D virtual objects in the “real” environment. Our realistic textile rendering method has advantages over the traditional ones in its easiness to implement and its wide range of applications.     

面向移动终端的三维模型简化与碰撞检测方法研究

移动终端三维场景的绘制与漫游由于其庞大的模型数据量和复杂的外观形态使得实现清晰的场景快速绘制十分困难。为了加快模型的绘制,提出了一种面向移动终端的三维模型的简化与碰撞检测方法,以优化绘制过程。该方法通过二次测量误差半边折叠算法来简化三维模型,并利用八叉树技术对不能显示在屏幕中的场景进行剔除,从而实现三维场景的快速读取、组织和绘制。针对移动设备的屏幕尺寸以及计算能力等限制,实现了适用于移动平台的碰撞检测算法,减少了计算量。实验结果表明,该方法能有效地简化模型,并提高绘制效率,同时减少碰撞检测的计算时间,因而可应用于三维场景的快速逼真绘制。     

利用遥感图象生成地形三维实景图

本文介绍了利用遥感形象作为纹理图象，采用纹理映射技术生成地形三维实景图的原理和算法。主要包括：遥感图象上特征点（目标点）坐标的量算；遥感图象与相应地面间透视变换关系的确定；影象灰度的重采样；实景图的显示。最后给出了实验结果。实验表明，这种方法所生成的地形三维实景图，所含信息量大，真实性好，现势性强。     

虚拟环境中池塘雨景雪景的构造与绘制

虚拟环境中的池塘雨景、雪景能增强人在虚拟环境中的沉浸感.如何对雨滴、雪片的运动建模,以及怎样实现其在计算机上的动态模拟,是室外仿真领域需要解决的重要问题.在粒子系统中引入粒子的运动模型,通过修改运动模型中粒子质量、风速和风向等关键参数的取值,实现了在不同风吹动条件下雨滴、雪片随风飞舞的实时模拟;同时通过对雨滴、雪片下落位置的判断,在其与池塘水面的接触点,利用特殊的幅度值平均算法实现了池塘水面受到粒子扰动后所产生的波动效果;最后通过读取外部模型参数的信息,生成了池塘周围的辅助景观.绘制的结果证明这些构造和绘制方法是有效可行的.