基于OSG与Qt的FAST三维场景仿真

为解决FAST基地可视化的问题,开发了一套基于OpenSceneGraph(OSG)与Qt的三维场景仿真系统。通过三维建模,计算机程序自动化布局,OSG虚拟场景搭建等,将FAST的场景进行仿真显示。通过数据驱动实现对虚拟场景的实时更新,同时采用OSG的粒子系统来模拟雨雪天气特效场景。该系统将FAST的场景实时显现在技术工作人员面前,具有场景漫游,动态演示等基本人机交互功能,可为FAST基地的实践工作提供辅助决策依据。     

ViWOSG:超大规模分布式虚拟环境中的分布式场景图

超大规模分布式虚拟环境包括超大规模的地形场景和超大规模复杂场景对象数据及其属性数据,如二三维几何模型、音视频、图像、矢量图形和文字等各种专题数据.对超大规模的场景对象进行高效地组织和管理调度,是对超大规模分布式虚拟环境进行高效交互仿真的必要条件.针对数字娱乐和军事国防等应用背景,提出了一种超大规模分布式虚拟环境中的分布式场景图ViWoSG的构造方法,以满足高并发访问和分布式交互仿真的需求.所提出的分布式场景图具有可扩展性好,可以支持分布式虚拟环境的高并发协同交互等特点,并支持场景对象数据的各种编辑及查询、存取和运动控制等功能.最后,结合分布式虚拟场景上的应用实例验证了ViWoSG结构的有效性和合理性.     

基于OSG的水利工程三维可视化系统研究与应用

结合虚拟现实技术在水利工程三维可视化系统中的应用,通过对流域地形仿真、洪水演进模拟的三维可视化研究,以等高线数据为基础,使用VPB及ArcGIS构建地形模型,采用VC＋＋结合OSG的可视化开发环境建立了水利工程可视化模拟系统,实现了三维场景漫游、空间信息查询、洪水演进模拟等功能。该系统能在PC机上流畅地运行,图形的生成速度和质量较高。     

基于OSG的OBS导航定位系统三维可视化场景实现

在海洋地震勘探中,海底地震仪OBS(Ocean Bottom Seismometer)导航定位系统可提高OBS投放精度。系统是在VS2010和OSG 3.0.0的可视化开发环境下,基于MFC框架,运用三维可视化技术搭建OBS投放场景,实现场景节点有效组织与管理,动态显示船只和OBS运动过程。采用Chunked LOD算法处理测深格网数据构建地形细节层次模型,应用OSG数据库分页管理和分页细节层次节点技术实现了OBS投放场景地形数据动态调度。通过场景漫游功能实现了OBS投放过程的多角度三维可视化监控,直观反映海底地形地貌与作业过程,提高了OBS投放精度和数据质量。     

基于VB和VRML的虚拟仿真实验系统

结合现有的工作描述了虚拟仿真实验系统（VSLS）,阐述了该系统的功能特点和结构模式,对实现该系统的关键技术进行了分析和总结,包括三维场景建模方法、VRML访问实时数据库以及交互式虚拟场景的开发,提出了利用可视化编程语言VB开发一个实现复杂交互动作功能的平台,完成静态VRML文件到动态交互式虚拟文件的转换,重点解决了三维场景模型建立及几何变换、数据库设计及性能优化、三维虚拟实验场景动态组合、虚拟实验场景访问数据库和虚拟实验场景交互性实现等关键技术。     

动态角色体系结构与算法研究

引入新一代动态角色系统概念构建VR仿真场景.首先提出了动态角色层概念,解决了传统方法中存在的接口混乱,资源浪费等问题;然后,通过虚拟环境编辑器管理和构建虚拟角色,将其摆放到合适的位置.并具体介绍了动态角色体系结构(动态角色库管理器、动态角色代理器以及工程项目)和工作流程,系统中属性库更新通过OSG(Open Scene Graph)编程实现(给出了实例飞机飞行计划模拟的方法和流程图),软件研发成果可以通过这样的动态角色系统得到很好的保障.     

基于Internet的多用户共享虚拟环境框架的研究

多用户共享虚拟环境是指网络化的协同虚拟现实系统，在该环境中多个用户之间通过各自的三维图形表示实现在虚拟环境中的多人感知，用户之间的交互以及对虚拟对象的协同操纵，在综合分析现有系统以及Internet的开放性标准化需求基础上，提出了一种基于Internet的多用户共享虚拟环境解决方案，即多用户共享虚拟环境框架（multi-user shared virtual envitonment framework,MSVEF)，该框架描述了多用户虚拟环境的体系结构，定义了基于XML的相关交互协议，通过在原型系统中的初步应用，证明该框架可以支持不同网络平台的用户在同一个虚拟场景中的再现与交互。     

交互分析模型在协作虚拟环境中实现动态兴趣管理

目前，许多传统的协作式虚拟环境应用主要采用Grid和Locale概念来实现虚拟环境中用户的兴趣管理．但是，当其应用在基于虚拟人的社交性协作仿真时，这些基于位置的兴趣管理方法具有一定的局限性．针对社交性协作仿真这一类虚拟环境应用，提出一种新的在协作虚拟环境中采用动态交互分析的兴趣管理模型．首先定义了兴趣网络和兴趣矩阵的概念；然后描述了交互分析方法，通过该方法来实时分析虚拟人的兴趣焦点；最后在该模型的基础上实现了一个原型虚拟环境系统，并演示了该模型在优化场景绘制和协同感知上的作用．     

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。     

利用OSG三维图形渲染引擎实现的骨骼动画

动态实体模型是虚拟场景的重要组成部分,骨骼动画是表达虚拟场景中动态实体行为的主要技术。提出了一种虚拟场景中三维模型骨骼动画渲染的策略,即采用第三方软件建立三维动画模型,基于Cal3D动画控制机制,使用OSG三维图形渲染引擎对虚拟场景中运动的三维模型进行模拟。在VisForest软件的基础上,集成了骨骼动画渲染方法,解决了动物在虚拟地表上“踏空”的问题,扩展了动态实体在虚拟环境中的行为模拟。以梅花鹿和大象为例,逼真地模拟了动物在虚拟环境中的奔跑和行走的过程,模拟过程中动作衔接比较自然。     

空间任务视景仿真系统的设计与实现

随着我国空间科学事业的快速发展,空间任务的可视化仿真显得越来越重要,构建可视化的空间场景已成为空间任务仿真必不可少的环节.文章首先介绍了空间任务视景仿真系统的设计架构,在此基础上,详细描述了利用OSG视景开发软件实现视景系统的过程.在保证系统实现的基础上,重点解决了多视窗显示、控制台操作、多角度观察以及文字显示等诸多关键技术,为空间任务的设计和分析提供一个功能可扩展的可视化仿真环境.最后,针对场景的扩展问题,提出动态加载技术,有效地改善了系统的灵活性.     

三维虚拟维护训练系统关键技术研究

针对三维虚拟维护训练中设备拆装操作复杂的问题,提出一种通用的拆装关系数 据格式和处理方法,可方便定制各种设备的拆装训练应用;提出一种高效简洁的自动轴对齐约 束拆装操作方法,并以此设计实现了一种二维屏幕空间的移动拖拽器。通过OSG 引擎进行场景 渲染和管理,分析了系统的体系结构和场景组织设计,开发了一套虚拟拆装训练三维仿真系统, 实现了拆装操作记录的统计和报表输出。应用结果表明,该系统具有较好的实时性和显示效果。     

地面站视景仿真系统的设计与优化

为了能更直观形象地展现无人机的飞行状态及攻击目标的效果,提高地面站操纵人员的操作效率,开发了无人机地面站三维视景仿真系统.论述了无人机地面站三维视景系统的设计方法,给出了系统总体结构图,研究了基于Vega Prime视景仿真软件的三维视景系统开发流程,以及如何采用大地形动态分页调度、独立通信线程等先进技术,重点解决了大场景下视景仿真刷新率低的难点.软件设计中引入多线程编程思想,详述了每个线程的具体实现,极大优化了程序性能.     

一种用于虚拟校园漫游的三维引擎的研究

在对三维引擎技术OSG进行分析和研究的基础上,提出并实现了一种用于虚拟校园漫游的三维引擎系统,该系统使用OSG所提供的类和接口,实现了虚拟校园场景的渲染以及漫游的交互控制功能,同时在引擎中添加了语音介绍功能,丰富了浏览者的视听感受。实践证明,该引擎具有良好的移植性与通用性,为虚拟校园漫游技术向虚拟校园系统和虚拟学习平台方面的迁移提供了支持。     

基于OSG惯性平台运动仿真系统的研究与应用

为了可视化仿真惯性平台初始对准过程和运动规律,利用实时建模工具MultiGen Creator（Creator）建立了惯性平台的模型,并采用渲染引擎OpenSceneGraph（OSG）进行驱动渲染,实现了一个惯性平台运动仿真系统。根据惯性平台运动方程输入激励,运行结果表明,所建立的仿真系统能够完整演示惯性平台初始对准过程和运动规律,三维显示效果逼真度高,且能实时响应用户操作。     

基于OSG的飞行视景仿真平台开发

OSG(Open Scene Graph)是一个出色的视景仿真开源软件包,基于OSG可以开发高拟真度低费用的飞行视景过程.但是由于OSG是基础类库,因而有必要对其进行二次开发以降低视景过程的开发难度和开发周期.首先论述了OSG的体系结构,并依据装配式的视景仿真生成思想,设计了基于OSG的飞行视景仿真软件平台FSS的顶层结构体系.基于该顶层设计,实现了软件的开发,通过示例可以看出,在FSS上可以简单、快速实现飞行视景过程的创建,从而大幅度降低了飞行视景仿真过程开发的周期和难度.     

Garuda: a scalable tiled display wall using commodity PCs

Cluster-based tiled display walls can provide cost-effective and scalable displays with high resolution and a large display area. The software to drive them needs to scale too if arbitrarily large displays are to be built. Chromium is a popular software API used to construct such displays. Chromium transparently renders any OpenGL application to a tiled display by partitioning and sending individual OpenGL primitives to each client per frame. Visualization applications often deal with massive geometric data with millions of primitives. Transmitting them every frame results in huge network requirements that adversely affect the scalability of the system. In this paper, we present Garuda, a client-server-based display wall framework that uses off-the-shelf hardware and a standard network. Garuda is scalable to large tile configurations and massive environments. It can transparently render any application built using the Open Scene Graph (OSG) API to a tiled display without any modification by the user. The Garuda server uses an object-based scene structure represented using a scene graph. The server determines the objects visible to each display tile using a novel adaptive algorithm that culls the scene graph to a hierarchy of frustums. Required parts of the scene graph are transmitted to the clients, which cache them to exploit the interframe redundancy. A multicast-based protocol is used to transmit the geometry to exploit the spatial redundancy present in tiled display systems. A geometry push philosophy from the server helps keep the clients in sync with one another. Neither the server nor a client needs to render the entire scene, making the system suitable for interactive rendering of massive models. Transparent rendering is achieved by intercepting the cull, draw, and swap functions of OSG and replacing them with our own. We demonstrate the performance and scalability of the Garuda system for different configurations of display wall. We also show that the server and network loads grow sublinearly with the increase in the number of tiles, which makes our scheme suitable to construct very large displays.     

水雷战对抗视景仿真系统关键技术研究

针对水雷战对抗分布交互仿真系统可视化的需要,提出了一种适应水雷作战过程三维图像演示系统的综合设计方法.解决的关键技术有：使用三维建模工具Creator进行武器实体和海底地形三维建模、基于Vega解决了对海洋水下环境的模拟、采用动态实体列表的方法实现了武器实体的动态添加等.该文的研究成果已应用于水雷战对抗分布交互仿真项目中,用户反映该视景仿真系统的逼真性和实时性良好,具有推广应用价值.