基于OSG的飞行仿真系统视景平台的研究与开发

分析了飞行仿真系统的特征,并对其应用需求进行分析,在此基础上完成了系统视景平台的规划与设计。采用OpenSenceGraph(OSG)开源场景图形库对视景平台进行开发,针对需求分析实现了飞行仿真系统视景平台各模块的基本功能。     

基于场景图的并行渲染系统研究与实现

为满足大规模虚拟现实应用在渲染速度和显示分辨率等方面的要求,提出基于场景图技术的并行渲染,使用PC集群构建了高性价比的分布式图形系统.利用场景图在视景体内的快速裁剪技术,有效提高图元的归属判断速度.研究了OpenFlight格式与sort-first任务粒度划分的关系,基于场景图的层次结构来划分图元组.在保留模式下实现了一个基于场景图的sort-first原型系统,并用软件方式实现了多显示通道的无缝拼接.该系统同时考虑了CPU的功能并行和GPU的数据并行,提升了大规模场景漫游时的运行速度.     

OSG三维渲染引擎在变电站可视化中的应用

OSG三维渲染引擎是一系列的API函数集合,实现了三维场景图形的内存结构管理和绘制。针对变电站内设备种类多、结构复杂等特点,通过OSG三维引擎构建变电站设备的三维场景,采用内存结构优化和动态加载数据等技术,提高系统大数据量的处理效率。通过对变电站设备的静态和动态模拟,实现了三维可视化的变电站仿真培训系统和设备在线监视系统等,在实际应用中取得了良好的效果。     

塔式起重机的虚拟场景浏览与实现

采用开源图形引擎OpenScenGraph和实时建模工具3dsMax结合面向对象技术,用C＋＋语言编写源代码开发基于OSG的塔式起重机工作场景虚拟浏览系统,动画帧速率能达到60 fps.     

汽车驾驶模拟器视景建模技术研究

在汽车驾驶模拟器视景系统的开发中,场景模型的建立和管理直接影响到整个系统的沉浸感、交互性和实时性.根据系统要求,使用MultiGen Creator建立了场景模型,提出场景的组织和管理原则,并对其中的关键技术如LOD技术、纹理映射技术、实例技术以及mipmapping技术等进行探讨.这些技术已在系统开发中获得成功的应用,取得了较好的仿真效果.     

基于单摄像头的自然用户接口引擎开发

自然用户接口(NUI)通过自然且直观的操作方法实现了人机交互中的控制接口,是人机交互手段研究的一个新兴的方向.本文利用廉价的网络摄像头作为NUI应用的信号输入端,设计了一套基于单摄像头的NUI结构,并通过融合CUDA工具包和DirectX软件开发包(SDK),开发了实时的NUI引擎系统.引擎使用网络摄像头进行视频捕捉后,利用图形处理器(GPU)编程方法实现实时的图形处理,并结合DirectX SDK展示NUI应用.为了检验所提出的实时NUI引擎的性能,本文利用其开发了若干非触摸操作的混合现实游戏和应用,实验结果表明本引擎实现了实时直观的交互式操作.     

基于汽车驾驶模拟器实时降水的实现

从实时降水的角度对汽车驾驶模拟器虚拟场景进行了仿真.通过优化粒子系统,引入点精灵和sha-der着色器,创建了一个参数化、可控制的实时降雨和实时降雪的特效.将GPU硬件加速成功地运用到基于OSG图形开发包构建的汽车驾驶模拟系统中,获得了较好的实时性与沉浸感效果.     

基于GPU的大规模水域场景的动态模拟

为了模拟大规模动态水面场景,首先采用控制参数叠加来实现水域表面的流动性,其次使用Gerstner波叠加来实现水域表面波峰和波谷的不规则性.利用视野范围的特点,对不同视点的水域表面细节数据进行分析,采用基于视点的LOD技术绘制场景网格.针对动态水域引起的波形与网格的"裂痕"问题,采用权值叠加法,实现场景构建的实时性.利用GPU矩阵式并行计算特点,将场景构建的功能移植到GPU中进行计算,提高绘制效率.     

Vega视景仿真中场景实时图像处理方法

在Vega视景仿真的许多应用场合,为渲染出来的场景实时添加各种图像效果(如模糊、锐化、边缘检测等)成为一种需要.针对Vega没有提供相关图像处理模块,且通过将场景保存下来用传统方法进行处理无法保证视景仿真实时性的问题,研究了Vega的程序结构、通道回调机制,给出了对Vega场景进行实时图像处理的途径;通过OpenGL图像处理子集卷积功能和着色器这两种方法,在对场景的纹理映射过程中完成了对场景的图像处理.实际仿真表明,着色器方法充分利用了现代GPU的强大图形能力,在对2560x1024大小的场景进行锐化时,整个场景的绘制时间在3.24毫秒左右,完全满足实时性要求并具有很大的灵活性.     

大坝浇筑进度可视化系统

讨论了基于Qt应用程序开发框架和OSG图形引擎应用程序设计接口的浇筑仿真系统的开发方法,实现了某混凝土坝浇筑过程的可视化仿真.在技术层面上,提出了对大坝整体模型进行三维裁剪来得到不同浇筑时期大坝的模型的方法,避免了以往工程仿真中手工对不同时期分别进行建模的方法.此方法完全根据施工采集的高程数据来生成对应的浇筑情况;二维可视化也是用同样的思路来动态模拟浇筑状况,同时将温度、应力场散乱点数据重建为网格,与二维仿真有机的融合在一起.最后给出了研究结果.     

基于OSG的三维场景管理及实时绘制技术研究与实现

基于OSG（OpenSceneGraph）实现了三维场景管理及实时绘制系统,提供场景及其物体模型的编辑、以各种方式漫游场景,具有良好的交互性。结合OSG技术阐述了其系统功能结构及实时绘制加速技术。该系统在PC机上运行流畅,图形生成速度快、质量高。     

基于GPU加速的光线跟踪体绘制算法研究

光线跟踪算法是真实感图形学中体绘制的主要算法之一,本文分析了基于GPU的光线跟踪技术的实现原理,设计了基于流的GPU光线跟踪体绘制方法。根据设计的三个实验场景所包含的三角形面片数,在2种不同分辨率下,分别实现GPU和CPU的光线跟踪绘制。通过实验结果比较、分析,发现随着场景复杂度的增加,基于GPU加速的光线跟踪算法将明显优于CPU上的算法。     

CUDA架构下的快速Wallis影像增强算法

针对图像增强通常需要较大的计算量、用传统方法难于进行实时处理的问题,提出了一种基于图形处理器加速的Wallis变换影像增强方法.借助于图形处理器较强的运算能力,利用CUDA并行计算架构在PC机上实现了快速Wallis图像滤波算法,包括图形处理器（GPU）上任务分解、大规模计算核心的分解方法,结合使用共享存储器、全局存储器对算法进行加速,使用线程块内的共享存储器较好地解决了同一计算子空间的各线程同步问题.对比了CPU和GPU计算Wallis影像变换的时间,结果表明,随着图像分辨率的增大,Wallis并行算法可以把计算速度提高40倍.该方法具有较好的实时性,可大大提高图像增强过程的处理速度,显著地减少了计算时间.     

基于网络的虚拟数控铣削系统

描述了一个基于网络的虚拟数控铣削系统.运用3DSMAX和虚拟现实建模语言(VirtualRealityModelingLanguage-VRML)分别建立了虚拟数控铣床模型和三维铣削场景模型.提出并实现了一种适用于VRML语言的工件毛坯的深度元素(dexel)建模方法.运用VRML的外部编程接口(ExternalAuthoringInterface-EAI)实现了JavaApplet和VRML场景之间的交互.在Tomcat服务器平台上开发了一套基于网络的虚拟数控铣削系统,该系统允许用户通过Web浏览器直观地对虚拟数控铣床进行操作.在某一特定的切削条件下,可以获得铣削力以及加工表面形貌等用户感兴趣的数据.据此可对加工工艺参数的合理性进行评估.     

用于激光雷达成像仿真的动态场景模型

基于激光雷达成像的基本原理,结合目标表面的空间反射特性,在图形处理器架构下,借助其强大的并行计算能力,建立了激光雷达场景动态仿真模型,实现了不同入射、观测位置条件下目标表面空间辐射亮度分布的计算．针对典型场景进行了模拟实验,并将实验结果与实际激光雷达系统采集到的图像数据进行了对比分析．实验结果表明,模拟结果与实测图像数据在基本特征上是相似的; 定量分析结果表明,模拟图像与实际图像在主要特征上是相符的．     

基于Virtools的虚拟商场漫游系统的设计与实现

介绍了3DS Max结合Virtools开发工具的虚拟现实设计方法及整个三维虚拟商场的制作流程,采用3DS Max构建3D模型,制作3D动画,在模型构建中,采用层次细节技术和纹理贴图技术相结合的方式,在节省创作时间的基础上,提高了场景的实时渲染速度。在场景的交互设计中,本系统利用碰撞检测技术来保证系统漫游的真实感,最终实现了具有沉浸感、现实感、交互感的商场漫游系统。     

基于GIS的洪灾淹没损失计算方法

根据洪水水流特性和边界条件,研制适合洪水水流的计算模型,在GIS平台上把该模型与DEM以及各专题图的图层进行集成,应用GIS的空间分析、图形显示和图形处理功能,实现了洪水灾害淹没场景的再现和计算洪水灾害的淹没损失.开发了洪水灾害淹没损失计算的软件.通过在长江的荆江分滞洪区应用,达到预期目的,证明该方法可行并具有较高准确性和实时性.     

基于OpenGL的虚拟环境建模技术研究

讨论了基于几何和基于图象的虚拟环境建模技术，并以此开发出一个虚拟环境的建模系统。系统以OpenGL和Visual C＋＋6．0为开发平台，可方便地进行虚拟环境的建模，并具有光照、纹理映射等真实感增强的处理方法。建立的虚拟环境立体视觉效果较强，且兼顾了场景绘制的实时性和可交互性。