水稻生长可视化模拟系统的设计与实现

针对目前国内外虚拟作物的研究现状,在Windows平台上,使用OpenGL图形接口,采用面向对象编程技术,设计并实现了一个集水稻形态模拟及可视化、场景动态渲染、水稻生长动画等功能的三维结构可视化模拟系统原型.首先结合水稻的空间结构特点,基于参数化L系统,在器官尺度上模拟了单株水稻的拓扑结构.在此基础上,结合水稻的生长特性,构建了水稻生长的有限状态自动机模型,实现了对水稻动态生长过程的可视化描述.简述了系统的总体结构及基本功能,论述了系统设计与实现过程中涉及的关键技术,并给出了系统的界面以及实现的一些典型效果图.     

基于参数化L系统的植物结构模型可视化模拟

植物学家归纳出的植物结构模型,规定了植物形态发生的方式以及植物生长的最终结构.根据结构模型进行植物建模可以精确描述植物的结构特点,可视化模拟其生长过程.探讨了利用参数化L系统生成这些结构模型的方法以及基于这些模型的植物形态可视化模拟,给出了模拟这些结构模型所需的L系统的迭代公理和若干产生式参数.在模拟具体植物时,该方法可以方便、快速地生成植物的空间结构.     

二维草图尺寸驱动算法的研究与实现

三维参数化特征建模是当今三维CAD的主流技术,而二维参数化草图技术是其重要基础。本文围绕二维参数化草图技术,系统地研究了如何向二维草图添加结构约束和尺寸约束,并在图的基础上,通过建立和搜索尺寸链和拓扑链进行尺寸驱动来实现参数化设计。在此基础上,采用面向对象编程技术,用C#语言在Win-dows2000平台上开发一个二维参数化草图设计原型系统。     

植物器官可视化建模系统的设计与实现

植物器官的真实模拟和可视化表达,对虚拟植物的研究和应用具有重要的意义.针对目前虚拟植物系统多专注于整株植物模拟的现状,以Visual C++6.0为开发平台、OpenGL为三维绘图工具,利用通用的算法和面向对象的结构设计方法,开发了适用于植物器官的可视化造型系统,完成了对叶片、枝茎、花朵和果实的三维可视化建模.分析了系统的开发需求,简述了系统的总体结构及基本功能,论述了系统设计与实现过程中涉及的关键技术,并给出了系统的界面以及实现的一些典型效果图.     

混凝土坝体结构裂缝三维建模及虚拟现实应用

基于可视化仿真技术的大型水利水电工程中大体积混凝土裂缝的机理模拟与展示方法研究越来越受关注.分析了国内外对裂缝三维建模方法的研究;基于大体积混凝土裂缝统计数据,利用NURBS软件平台,对具有复杂大坝条件和廊道群的水利工程坝体结构裂缝建立了三维模型拓扑关系.以实现坝体结构裂缝虚拟现实系统为目标,完成了大坝裂缝控制模拟、可视化查询和综合分析等方面的应用.最后将该技术成功应用到实际水利工程的三维坝体结构裂缝统计模拟和可视化分析中,为裂缝虚拟现实可视化方法在其他工程领域的应用拓展提供参考.     

基于建筑信息模型的车辐式结构张拉仿真技术

针对车辐式索结构设计施工中存在的各专业信息协同不足、手动建模过程繁琐、二维图纸可视化程度较低、施工模拟仿真度较差等问题,结合某体育场屋盖工程,提出基于建筑信息模型（BIM）的张拉过程仿真技术.该技术的核心是设计施工的数据交互,通过结构分析数据提取、构件的参数化建模、二次开发程序接口编制、三维模型程序化建模、各个施工阶段分析等过程,解决了构件参数化设计、张拉过程模拟等问题.利用该技术可以完成节点深化设计,将建筑信息和结构信息整合到同一三维模型中.     

基于几何构造模型的植物根系生长三维建模

根据几何构造模型能够准确表达植物根系形态结构的特点,提出了一种植物根系三维建模方法．该方法首先建立植物根系的拓扑结构和几何结构,再通过“渲染”处理植物根系的三维几何结构．结合这种方法,在Visual C^＋＋环境下开发了相应的植物根系三维建模软件．给出的具体例子说明了该方法在植物根系三维建模中的可行性和有效性．     

基于Pro/E的大型活塞环注射模具CAD系统的开发

基于Pro／E软件，应用面向对象化技术，设计大型活塞环模具的三维参数化CAD系统．设计活塞环模具系统的结构，建立参数化图形库，开发出系统菜单和用户界面，并完成系统接口的设计．该系统以Pro／Toolkit为开发工具，采用动态连接方式，完成计算程序与Pro／E的连接及数据的交换，最终实现三维参数绘图与设计一体化的目的．     

基于OpenGL技术的公众参与城市信息可视化研究

针对城市信息可视化采用三维模拟技术可以保证实现互动和真实感,提出基于OpenGL实现三维物体建模和显示的控制技术方法,并结合多源城市信息整合后的复杂数据表示,已在城市信息建设系统可视化仿真系统开发过程应用实践,对于其他可视化仿真软件的三维物体建模和显示有良好的借鉴作用．     

洪水数值模拟的三维动态可视化方法

针对洪水淹没的灾害评估与应急决策管理等问题,本文结合GIS技术与Mike21软件,设计了基于Mike21计算数据的GIS洪水淹没三维动态可视化方法。基于GIS构建研究区段数字地形,建立Mike21二维洪水数学模型,确定糙率与边界条件;模拟典型工况下的来洪情况,计算洪水淹没范围、历时、水深、水位和流速等要素;通过可视化数据的提取与建筑物实体参数化建模,对研究区域三维场景融合,并采用空间数据库与属性数据库相互调用机制,实现淹没过程的动态模拟与实时信息查询。以依兰航电枢纽区段为例,设计开发了依兰航电枢纽区段洪水淹没三维动态可视化系统,能够较好地将Mike21数值模拟结果与GIS的数字地形模型进行耦合,实现洪水淹没三维可视化,为研究区段防洪决策提供数据参考。     

三维零件图尺寸的自动标注

研究了三维零件图上尺寸的自动标注,引入图论中的约束理论,按零件建模的实体结构划分图元,并将其作为体素,根据零件建模过程中形成的结构树,体素拓扑关系图,然后对体素表面之间约束关系划分为5种类型,对体素之间建立表面约束,将体素拓扑图用体素的表面约束的约束链来表示,并采用面约束多链解单链的方法,去除冗余约束,建立了面约束与尺寸的一一对应关系,并根据约束的是否解除来决定是否需要标注尺寸.通过实例证明,本方法可以自动计算尺寸冗余,实现三维零件的尺寸自动标注.     

基于虚拟现实技术的城市洪水演进三维可视化模拟研究

以洪水水文数学模型为核心,构建了城市洪水演进和淹没三维模拟系统,并对系统构建过程中的关键技术进行了深入研究．研究表明,将三维可视化技术与水力学模型相结合,极大地提高了模型计算结果的处理速度,对于城市防洪决策及水利工程意义重大．并以安徽省马鞍山市为应用实例,实现了城市三维地形仿真场景模拟及洪水演进分析和三维模拟．     

虚拟战场环境三维可视化的关键技术研究

虚拟战场环境三维可视化中的关键技术主要涉及到地形LOD技术、实体建模、特殊效果生成、声音仿真、实时场景控制5个方面。在虚拟战场系统设计和实现中能否适当地选取以及正确地运用这些关键技术,关系到可视化系统的成败。为方便对这些技术进行选取,重点阐述了这些技术目前主要的实现方法及其在可视化应用中的优缺点。     

虚拟环境下参数化建模和运动仿真的研究与实现

在VC编程环境下,运用OpenGL实现机械齿轮的三维参数化建模,并运用有向包围盒技术实现其运动仿真.分别采用显示列表技术和双缓存技术克服了传统动态模拟显示中仿真速度慢和闪动现象,所实现的零件三维模型逼真,仿真显示速度快,为进一步设计齿轮减速器和其他多子体连接系统的三维动态仿真提供参考和借鉴.     

一种改进的虚拟手术中人体软组织形变方法

虚拟手术是将计算机虚拟现实技术应用于现代医学,利用医学图像数据,重构出虚拟人体软组织模型,利用触觉交互设备,在视觉和触觉上为使用者提供手术场景的模拟和仿真。其中,软组织形变的仿真和建模是虚拟手术系统核心的研究内容之一。针对虚拟手术中软组织形变仿真,提出了一种改进的弹簧—质点模型。在正四边形网格拓扑结构表面模型中,增加了结构弹簧、剪切弹簧和弯曲弹簧,使表面模型具有体模型的特征。该模型继承了传统弹簧—质点模型的建模快、原理简单、仿真速度快等优点,同时还具有控制形变区域的能力,从而提高了仿真模型的精确度,满足交互系统的真实性和稳定性需求。实验表明该方法有效增强了形变仿真的体积特征,适合于软组织形变较大时的实时仿真,满足了虚拟手术系统实时性的要求。     

Simplification method of thermal-fluid network with circulation reflux based on matrix operation

Modeling and simulation of thermal-fluid systems are very important in industrial numerical simulation and play key roles in their design and control. In this paper, the modeling and simplification method of one-dimensional thermal-fluid network with variable-property are presented, including matrix representation of the network, simplification algorithm for series/parallel connection based on matrix operation and generation of flow equations based on system topology. This simplification is suitable for the simulation of thermal-fluid systems with arbitrary topological structure. The method to treat reflux during iteration is proposed. The outstanding features of the simplification algorithm are the significant reduction in the thermal-fluid network and therefore the number of the related governing equations, as well as the computation burden. The example in this paper shows that the number of the governing equations for flow is reduced by about 45% and the calculation time of flow calculation is reduced by an average of 32% after the simplification.     

虚拟阔叶植物的建模及仿真

针对以往研究中植物建模主要集中在对植物器官静态结构的仿真,通常会忽略树叶或花瓣的厚度问题,本文根据阔叶植物的自然属性,利用植物的茎枝和叶片结构的相似性,采用具有厚度信息的3D叶片建模方法,通过叶片平行脉位置方向的弹性约束关系来有效控制叶片的动态仿真。实验表明,该方法仿真效率高且仿真结果较为真实。     

多面体模型的新型空间结构快速建模方法研究

多面体空间结构是一种新型的空间结构类型,基于能够填充三维空间的多面体模型而构成。本文通过基于实体处理成型方法的分析,提出了一种基于数值计算的参数化成型方法,并且采用面向对象的高级计算机语言编程实现。该方法与通用的三维绘图软件或有限元分析软件相结合,能够用于不同基本单元和不同成型参数的多面体空间结构的成型建模,并且具有很高的成型效率。