近地太空环境的建模与仿真

研究虚拟太空环境的仿真系统,根据要求建立一个沉浸感强、真实度高的太空自然环境.所构建的模型应符合客观世界的物理规律以及人眼观察的视觉习惯.以计算天文学知识为基础,以亮星星表数据为源,通过时间和坐标系的转换,以及天体视位置的修正,准确地构造了任意时刻、任意观察点的近地太空环境模型,最后确定星空、太阳、月球的视觉成像效果,在OGRE中利用Billboard技术实现最终场景的渲染绘制.建立的环境在航天员虚拟操作训练系统中得到了很好的集成和运用,仿真结果表明,上述方法构建的近地太空环境满足航天员虚拟训练场景的逼真度和实时性要求,为设计提供依据.     

基于Phong模型的三维地形光照场景仿真

地形是自然界中具有复杂特征的景物之一,三维真实感地形的仿真技术是计算机图形学的重要研究内容.光照模型的选取和实现是三维真实感地形仿真的重要步骤.良好的光照模型还应该能够实现对不同光照场景的模拟.Phong模型能够较好地描述光照信息的各个组成部分同时计算量相对较小.提出了基于Phong模型的光照处理技术,通过调整角度值和光照参数可以在三维地形的显示过程中模拟不同的光照场景,从而实现三维真实感地形的仿真.并给出了具体的实现方法和实验结果.实验结果表明,这种方法能够有效地实现三维地形的光照场景仿真.     

视景仿真系统中动力模型与场景控制的实现

对汽车动力模型的建立与场景控制的设计做了简单的介绍,描述了在视景仿真系统中如何建立汽车动力模型以及对系统中汽车模型的前进、后退、方向转变、遇到雾和阳光的强弱等场景控制的实现。     

空间动态场景的建模与仿真

空间环境可视化仿真体系对于管理、分析、展现空间物体工作方式至关重要.结合计算机图形学,天文学,数学,运动学等知识,建立了一个以地球为中心的空间环境仿真平台,在此基础上开发出卫星在轨运行实时仿真系统.对仿真系统的设计及实现进行了详细地描述,并论述了系统的主要功能和框架、场景的几何建模和动态建模、卫星覆盖范围建模、通讯特殊...     

海面场景虚拟仿真方法

虚拟自然环境的计算机生成是视景仿真领域的研究难点.在海洋作战视景仿真以及航海视景仿真中,海浪形态的模拟占据相当大的比重.文中重点研究了几种常用海浪视景建模仿真方法,并指出了各种方法的优缺点和适用场合.讨论了海浪建模中的LOD技术,以及海面环境中光照效果的模拟技术.指出了海面环境视景仿真进一步的研究方向.     

电视跟踪系统视景仿真方法研究

该文提出了一种面向通用雷达装备虚拟维修训练系统(VMTS)的电视跟踪系统视景仿真方法，建立了满足实时性与真实感的三维视景模型，并将几种跟踪算法相结合，实现了对目标的识别与跟踪，同时采用组件技术，满足了系统通用性的要求。     

高光谱场景辐亮度模型仿真研究

高光谱遥感的地面场景是高光谱遥感系统中影响因素最复杂多变的部分。首先基于星载高光谱遥感成像的辐射传输过程,对非均匀的朗伯表面的入瞳处大气辐亮度传输模型进行了研究,得到只需要考虑目标与邻近像元反射率,大气传输因子的辐亮度简化模型。之后介绍了大气中光子扩散原理,并采用蒙特卡洛方法对大气点扩散函数进行仿真;联合地表目标像元反射率数据计算得到基于非均匀朗伯面地表的邻近像元反射率;然后总结了大气传输模型软件MODTRAN计算入瞳处辐亮度数据的原理步骤,并利用其反演了朗伯表面的相关大气传输参数。最终利用基于传感器入瞳处的辐亮度数据表征了高光谱地面场景。     

城市轨道列车视景仿真的光照效果研究

利用三维建模工具Multigencreator和三维模型驱动工具Multigen Vega制造光照效果,实现了对列车行驶三维视景仿真的光照效果模拟。     

基于色度一致性的室外场景光照参数估计

针对不同天气情况下在同一太阳方位拍摄的室外场景图像,提出了一种基于色度一致性的光照参数估计算法。该算法基于太阳光与天空光基图像分解理论,利用色度一致性这一约束条件求解太阳光和天空光的光照系数;并利用光照色度校正模型对基图像进行光照色度校正,从而得到更准确的光照参数。 实验结果表明,所提算法是有效且正确的,根据基图像和光照系数可以准确重构原图像,从而实现虚拟物体与真实场景的无缝融合。     

空间近距操作视景仿真系统研究

在空间近距操作仿真中,根据航天器飞行轨迹和外部环境因素的影响实时的仿真控制航天器的位置、姿态与特效是关键点。通过对航天器飞行轨迹的数字仿真数据和飞行过程中特效的研究,采用数字仿真数据作为飞行状态数据库,基于软件平台Creator和Vega开发出空间近距操作视景仿真系统。对该系统的设计和实现进行研究,通过系统总体框架和场景的几何建模及动力学建模,实现了追踪航天器从最初机动到最终逼近目标航天器以及完成操作的精确仿真,较好地解决了飞行中航天器的位置、姿态控制和各飞行阶段特效的生成等问题,具有较好的实时性。     

基于OpenGL实时红外视景仿真研究

实时红外视景仿真已成为红外成像制导武器设计和评估的重要方法,仿真的关键环节在于红外视景图像的生成,具有重大的军事和经济意义。文中简单介绍了基于OpenGL工具创建三维图形的步骤,并依据创建步骤对目标模拟、背景生成以及红外视景的动态生成进行具体分析;对目标模拟借助于专业的CAD软件进行几何建模,对模型面元划分后进行温度场和红外辐射亮度的计算,并量化为灰度值进行渲染处理;依据背景数据库技术,选用合适背景图像利用纹理映射技术生成所需背景;动态红外视景仿真对实时性要求很高,最后对如何提高实时性作了简要分析。     

Lighting Simulation of Augmented Outdoor Scene Based on a Legacy Photograph

We propose a novel approach to simulate the illumination of augmented outdoor scene based on a legacy photograph. Unlike previous works which only take surface radiosity or lighting related prior information as the basis of illumination estimation, our method integrates both of these two items. By adopting spherical harmonics, we deduce a linear model with only six illumination parameters. The illumination of an outdoor scene is finally calculated by solving a linear least square problem with the color constraint of the sunlight and the skylight. A high quality environment map is then set up, leading to realistic rendering results. We also explore the problem of shadow casting between real and virtual objects without knowing the geometry of objects which cast shadows. An efficient method is proposed to project complex shadows (such as tree's shadows) on the ground of the real scene to the surface of the virtual object with texture mapping. Finally, we present an unified scheme for image composition of a real outdoor scene with virtual objects ensuring their illumination consistency and shadow consistency. Experiments demonstrate the effectiveness and flexibility of our method.     

近地空间场景中典型要素的可视化仿真

在分析近地空间场景中典型要素的基础上,明确空间场景可视化表达包含的要素及其物理特征等属性,根据空间场景表达的特点和方式,提出一种空间场景中空间环境、空间实体及行为等典型要素的可视化仿真方案,设计每种要素可视化的流程图。利用OpenGL技术实现部分典型要素的可视化仿真,描述近地空间场景中典型要素的状态。     

太阳能路灯系统的仿真研究

研究太阳能路灯系统,针对太阳能路灯安全性和寿命问题,传统铅酸蓄电池不能很好解决光伏最大功率跟踪控制与蓄电池的合理充放电之间的矛盾,导致太阳能路灯系统提前损坏,寿命缩短.为了有效延长太阳能路灯系统寿命,提出一种基于超级电容的光伏系统设计方法.将超级电容连接在光伏系统的前端,在光照不足的情况下,采取超级电容为蓄电池的充电控制策略,从而减少光照变化对充电条件的影响,可保证光伏电池获得最大功率跟踪的,蓄电池的合理充放电要求得到满足.在Matlab上仿真建模,进行了仿真,实验结果表明,提出的方法解决了传统方法的不足,有效的延长了太阳能路灯系统寿命,提高了使用效率.     

一种光照变化场景建模方法

提出一种光照变化场景建模方法,并利用该模型对目标进行检测.首先分析光照变化场景图像序列的平稳性,建立自回归模型.考虑到光照变化和成像系统噪声的影响,将像素亮度扰动参数引入到自回归模型.该模型在线自学习,跟踪并预报场景中的光照变化情况,在该模型的基础上,提出像素亮度扰动置信区间,对光照变化场景中的目标进行检测.实验结果表明,该模型能够准确描述和跟踪场景的光照变化.基于模型的预报值和观测值及置信区间,可以对场景中的目标进行准确检测;检测结果表明,该方法对光照变化是不敏感的.     

3D游戏场景中的火焰效果的真实模拟

在3D游戏场景中我们通常利用真实感图形学的知识,模拟具有随机过程的自然场景。粒子系统是此类应用的重要实现途径。本文在基础粒子系统的框架上进行改进,对动态火焰进行模拟。对火焰粒子的速度,动态效果和颜色变化等物理现象进行建模,采用关键帧技术和自定义粒子发射器,真实地模拟了3D游戏场景中的动态火焰效果。