基于OpenGL的通用视景仿真平台关键技术研究

虚拟视景技术(Scene Simulation Technology)在计算机仿真中占有重要的地位,它是众多技术比如视频静态图像处理、多媒体技术、屏显技术、多信息合成技术的集中体现。本论文围绕"基于OpenGL的虚拟视景仿真平台"的设计、开发及实现过程,基于OpenGL的实例开发环境,实现了通用的虚拟视景仿真平台,虚拟仿真结果最后验证了系统的实现性和正确性。     

基于过程模型的虚拟视景仿真系统研究

三维视景仿真系统一直是计算机图形学领域的热点之一。在各行各业中得到了广泛的应用。为了提高系统的通用性及扩展性,提高用户的开发效率。本文基于分层的过程建模的方法,在数据层,管理层,用户交互层对系统的体系结构进行了研究,详细描述了各层关键技术模块的设计。经验证,系统具有一定的通用性和扩展性。     

地基空间目标红外视景仿真

建立空间目标的几何模型,分析目标的热平衡,利用有限元的方法计算目标的热分布以及辐射强度。利用STK(卫星工具包)导出某在轨卫星的轨道数据,计算大气对红外辐射的衰减,在地基红外探测系统的平台仿真,卫星的红外视景图像。     

用VAPS XT与OpenGL进行三维视景开发

飞机座舱显示系统已经由传统的二维显示发展到多维显示方式,VAPS XT作为一种辅助人机界面设计工具,可以提高显示界面的设计效率,但其并不直接支持对三维显示界面的开发。提出了一种对VAPS XT进行二次开发的方案,可以在基本的VAPS XT配置模式下,利用Open GL库和DEM高程数据开展基本的三维视景仿真设计,可以实现在VAPS XT环境下的三维视景开发。对利用VAPS XT开发三维视景的流程进行介绍,包括VAPS XT的二次开发过程、三维高程数据库的处理、坐标变换和地形渲染的基础,可以作为驾驶舱人机界面开发的一种新模式。仿真结果证明该方法是一种有效便捷的三维视景仿真验证技术。     

水下激光探测系统隐蔽性分析

根据水下激光探测系统的光源特性、探测原理和应用背景,分析了可能对激光水下探测系统形成威胁的探测手段及其探测能力.采用Monte Carlo方法对激光水下探测系统的隐蔽性问题进行了计算和仿真研究,结果表明:降低探测光单脉冲能量、选择有一定环境照度的天气条件、加大水下激光探测系统载具的使用深度等手段可以极大地提高水下激光探测系统的隐蔽性与安全性.通过分析得到了不同的探测手段对激光水下探测系统的威胁程度,同时从理论上提出了针对不同探测手段的激光水下探测系统的安全应用深度.     

基于粒子系统的箔条干扰视景仿真

粒子系统是模拟不规则模糊物体最为成功的一种图形生成算法。箔条干扰投放后形成的箔条云效果,具有典型的不规则性,是影响视景仿真逼真度的一个关键性问题。提出了基于粒子系统的Vega场景中的箔条云实现方法,取得了令人满意的效果。     

视景仿真技术应用研究

概述视景仿真系统的软件系统和硬件系统基本组成,分析研究了软件系统中的一些关键技术问题,包括利用MFC实现分布式仿真、创建基于MFC的Vega SDI仿真程序、OpenGL回调函数、纹理映射建模等．提出了视景仿真的建模流程．采用了Vega渲染环境,用于实时视觉模拟的定义和场景的描述,选用编程工具Visual C ,进行视景仿真的调试．扩展了视景仿真技术在军事研究领域的应用,将对提高未来武器装备的性能和研制效率产生一定的影响．     

红外警戒系统视景仿真

论述了红外警戒系统视景仿真研究的主要内容,给出了仿真软件流程。探讨了满足红外警戒系统全方位、多目标视景生成的实时性方法。     

合成视景中地形仿真与实现

通过研究合成视景系统的组成和基本原理,主要介绍了数据获取、三维建模、纹理映射等3D图形学中的关键技术,并实现了一个基于OpenGL的简单应用。实验结果表明,其形状造型效果逼真,分辨率明显,是一种高效实用的建模方法。提出的思路对真实地形的模拟具有重要的参考价值。     

光电探测系统激光辐照效应的远场仿真分析

建立了激光辐照软损伤的远场仿真模型,仿真了不同作用距离下激光辐照的远场功率分布,三维关系曲线是一个斜率很大的上翘鞍形结构。分析和讨论了单元探测型和CCD型两种光电探测系统的远场激光辐照软损伤情况。     

基于OpenGL成像机理的飞行器姿态模拟

针对当前块匹配方法进行飞行器姿态视景模拟的拟合度不高的问题,提出一种基于OpenGL成像机理的飞行器姿态模拟方法,进行飞行器姿态的3D模型建模和纹理映射处理,采用模板匹配技术进行飞行器姿态模型的状态信息特征分析和渲染,实现飞行器姿态的实体模型三维重构。在OpenGL环境中进行实体建模,仿真结果表明,采用该方法进行飞行器姿态模拟的拟合精度高,图像渲染的输出信噪比高于传统方法,具有较好的视景仿真效果。     

基于开放式激光甲烷气体探测系统的研究

本文介绍了一种开放式激光甲烷气体探测系统.该系统采用先进的可调谐半导体激光吸收光谱技术,具有响应速度快、灵敏度高、抗电磁干扰能力强、抗其它气体干扰等优点.该系统在石油石化等场合进行监测,在有甲烷气体泄漏发生时,及时输出报警信号,以便采取进一步的预防、补救措施,从而有效地预防甲烷气体泄漏事故的发生,保障人民财产的安全和社会的稳定.该系统已经在某天然气公司投入使用,具有推广应用价值.     

基于光场理论的场景仿真

成像系统仿真对光学遥感器的论证、设计和在轨性能预估具有重要意义。场景作为遥感的对象,其特性的表征和模拟对仿真结果有直接影响。场景特性难以全面表征,针对光学遥感及其应用最为关键的几何、光谱和辐射特性,提出一种基于光场理论的数字场景仿真方法。以包含空间坐标、方向、波长、强度的全光函数作为数字场景仿真的表征参数,建立了涵盖太阳直射、天空漫射和背景反射等因素的数字场景入射辐照度场模型,以及考虑方向反射特性的数字场景出射辐亮度场模型,并基于简单场景对模型进行分析和验证。该方法能够为成像系统仿真及新型载荷研制提供包含多种特性的数字场景模型。     

基于OpenGL的飞行场景红外仿真

在现代化战争中,红外探测与制导技术的使用已越来越广泛,因此如何实时生成战场环境的红外图像就变得非常重要。在Visual C++6.0环境中,利用OpenGL构建了可见光飞行场景;主要基于红外辐射相关理论,对场景中的目标和背景模型进行了红外辐射特性分析,并计算出了各部分模型面元的红外辐射强度;同时使用LOWTRAN7软件分析了大气衰减的影响,并通过灰度量化和OpenGL渲染技术构建了一种实时、动态的飞行场景红外仿真系统。试验结果表明,该系统能够实时生成飞行目标在不同红外波段及不同大气环境影响下的红外图像。     

基于OpenGL与Direct3D的室内软装三维模拟系统设计

针对传统室内软装三维模拟系统选取几何建模方法三维模拟室内软装效果,缺乏有效的充实和渲染手段,真实性差。文中设计一种基于OpenGL与Direct3D的室内软装三维模拟系统,采用3DMAX软件建立室内模型,将该模型导入OpenGL三维图形标准库模块中,利用基本几何图元绘制室内软装场景元素,通过穿墙、重叠以及尺寸约束函数对场景元素进行约束,确保室内软装代理区域合理布局,充实室内模型,充实后室内模型传送至Direct3D渲染引擎模块变换单元实施软装布局,利用照明单元和光栅化单元对布局后室内进行渲染,获取最优室内软装效果,并输出室内软装三维模拟图像。实验结果表明,利用该系统三维模拟的室内软装真实性强,编辑操作平均运行时间为327 ms,用户满意度高。     

基于Zigbee的新型激光模拟对抗训练系统设计

设计了一种基于 Zigbee 的新型激光模拟对抗训练系统。重点介绍了总体设计思想以及软硬件实现方案。系统硬件以 STM32为核心,通过激光器将经过编码的信号发送到接收端,利用 Zigbee 无线模块实现了总站控制台、射击单元和靶位单元的数据互联互通。总站可实时监控训练态势、自动识别与评估双方毁伤情况、实时显示战场态势,为检验训练效果提供了重要科学手段。     

基于蒙特卡罗方法的激光探测系统可靠性分析

为了实现对激光探测系统可靠性的分析,分析了蒙特卡罗数值计算方法在计算机模拟应用中的特点,利用其在求解高维问题方面的敏感性,对脉冲体制激光探测概率、虚警概率进行仿真的同时,利用概率统计的方法推导了激光探测概率和虚警概率的数学模型.实验结果表明,建立的探测概率、虚警概率模型可以有效地反映脉冲体制激光探测可靠性.     

基于双光楔的激光模拟训练系统弹道模拟研究

为了实现激光模拟训练系统的弹道模拟,以双光楔光束偏转性质为基础,研究了通过控制双光楔的旋转角度来控制激光光轴的偏转,并根据光折射理论计算推导了双光楔角度控制方程。结果表明,模拟训练系统激光光束指向精度高于1mrad,能够满足实际需要。该系统可用于坦克等直瞄重武器的实兵对抗训练。     

Real-time target recognition system simulation based on laser near-field detection

This paper constructs a simulation system of near-field laser imaging for 3D grid model of target, provides some methods for the key problems, such as the modeling of target and laser transceiver, the calculation of laser echo power, the imaging algorithms and so on. A target image library is established by a new imaging method in any rendezvous conditions. The four real-time recognition algorithms which are efficient and suitable for hardware implementation are presented at the conditions of the image incompleteness, intensive noise and arbitrary attitude of target. The experimental results show that all the four algorithms can independently recognize the target effectively and a better recognition effect is obtained by the integration of four algorithms.     

基于OpenGL的交互式全景视频显示系统

随着虚拟现实和多媒体通信技术的快速发展,全景视频作为一种新兴的数字媒体,凭借其良好的临场感和沉浸感在影视娱乐、教育教学、工业仿真、医学研究等众多领域取得广泛应用。为了更好地开展全景视频的相关研究,建立交互式的全景视频显示系统成为了优化和完善全景视频业务的重要前提。本文基于OpenGL渲染技术,结合用户对于全景视频交互操作的需求,搭建了交互式全景视频显示系统,并在该系统上通过实验分析了本系统的交互时延和视频分辨率、帧率的关系。实验结果表明,交互产生的时延和视频分辨率、帧率的大小呈正相关关系。在本平台的设置下,交互产生的时延不超过0.02s,为用户提供了良好的交互性和视觉体验,为全景视频的相关研究与应用开发提供了稳定的平台。