基于OSGEARTH的国产航天三维仿真软件设计

针对目前航天领域缺乏经过验证、能够可靠应用于全国产化平台的三维仿真软件,本文基于OSGEARTH设计和实现了一款国产航天三维仿真软件.通过地球影像和高程数据的差异化加载、场景树的优化构建、弹道数据筛选等设计策略,解决了在全国产化平台上进行三维仿真的可靠性和渲染效率问题,并得到了仿真实验的有效验证.     

三维地形生成及其可视化处理研究

针对在三维地形处理领域中存在的地形数据获取困难,可视化处理过程复杂真实感效果不强的问题.文中提出了一种三维地形生成和可视化处理的方法,该方法采用分形算法生成虚拟地形数据,然后将其存储为地理信息系统中通用的数字高程数据格式,最后将数据导入三维建模软件Multigen Creator 3.0中,结合网格生成、三维投影和纹理映射等,进行可视化处理.仿真试验表明:该方法能快速获取有效的地形高程数据,经过处理后得到了直观的,真实感较强的三维显示效果图.该文为三维地形生成和可视化处理问题提供了一种有效的、可实现的处理方法.     

基于OpenGL的反舰导弹弹道视景仿真

针对导弹仿真系统开发中建模复杂且重复度高的问题,采用OpenGL库建立复杂模型的方法绘制了导弹飞行仿真所需的场景图像,建立了可用于导出模型的动态链接库,在对反舰导弹弹道特点进行认真分析的基础上,基于弹道规划原理,在VC环境下开发了可满足实际性能要求的弹道可视化仿真系统平台。对系统提供了真实的三维场景,可将弹道仿真节点计算出来的弹道数据以三维可视化技术展示出来。实验证明系统灵活通用,可提供完整的视景演示,为有效规划导弹弹道提供了有效支持。     

基于OpenGL的地形仿真方法研究

地形高程数据一般用二维深度图(range image)表示,如果直接显示为灰度图形式不直观,可视性差。本文针对OpenGL三维图形库提出了一种二维数字地形图转换为三维地形数据并建立相应数字高程模型的算法,实现了基于OpenGL的地形高程数据三维显示,并对晴雾天候下的地形视觉模型进行了仿真。     

利用ARC/INFO制作彩色晕渲图

在对ＨＳＶ彩色视觉模型进行分析的基础上,构造了一个组由地形高程、坡度地及表法线方向到ＨＳＶ色彩空间分量的映射模型,并利用ＡＲＣ／ＩＮＦＯ的ＡＭＬ语言编程,在ＳＧＩ工作站上实现了对ＤＥＭ数据的晕渲处理。实验表明,该方法制作的晕渲图具有动态范围大、立体感强、色彩丰富的特点。     

基于数字图像处理的海底三维地形重建方法

水下地形匹配辅助导航是目前导航领域研究的新方向,而分析地形匹配算法需要以水下三维数字地图为基础。为了得到满足匹配精度要求的海底三维数字地图,提出了一种利用GeoTIFF格式的海底地形图像重建数字高程模型(Digital Ele-vation Model,DEM)的方法:首先提取图像中的像素颜色信息和地理信息,然后通过数字图像处理技术得到水深数据规则网格,利用插值方法进行平滑处理,最后对海底三维地形进行重建并利用该图进行了地形匹配仿真。仿真结果证明了上述方法是有效地获取海底数字地图手段,为分析海底地形匹配算法提供了基础。     

弹道导弹弹道建模与仿真技术研究

在弹道导弹建模优化的研究中,针对弹道导弹防御技术仿真应用,建立了弹道导弹弹道仿真模型.首先基于最优能量椭圆弹道理论,采用优化迭代方法,考虑地球自转影响,建立了弹道导弹自由段模型,并根据导弹性能参数,建立了主动段和再入段弹道模型,从而得到从发射点到落点的包含不同飞行段特性的完整弹道模型.其次利用上述弹道模型开展仿真,得到了导弹飞行轨迹参数和二维和三维弹道演示效果.证明提出的弹道导弹仿真模型,弹道构建速度得到优化加快,能以较高的置信度反映弹道导弹运动特性,能够满足弹道导弹防御技术仿真应用要求.     

弹丸制导弹道优化建模仿真研究北大核心CSCD

弹丸制导弹道建立是制导武器系统优化设计的基础和关键。由于制导武器系统的稳定性能存在随机性,传统的制导弹道仿真模型采用单一仿真方法,建立在地面发射系,忽略了地球自转引入的科氏加速度,模型精度有限,无法满足工程应用需求。提高仿真精度,优化仿真模型是技术难点。为解决制导弹药弹道模型仿真系统与飞行试验误差大等问题,提出考虑地球自转引入的科氏加速度,在发射惯性系建立质心运动学与动力学模型,通过M文件与Simulink交互使用的方法优化仿真模型,提高模型精度。仿真得到弹道数据相对误差小于1%。仿真结果表明,建立的弹道模型与实际弹道拟合程度较好,可准确反映弹体在空中的实际飞行状态,能够满足工程研制需求。     

一种浓淡远近效果的3D水墨渲染算法

在美术作品研究中,提出一种对三维模型实现水墨效果的渲染方法,可以对水墨画中浓淡远近的绘画技法进行仿真。首先构建二维水墨纹理,然后利用模型的轮廓线信息控制纹理的水平分量映射,最后通过属性函数控制纹理垂直分量的坐标,调整水墨颜色色调。分别采用线性属性函数、二次属性函数以及加入光源因子的属性函数进行仿真。结果表明,在三维场景的水墨仿真中,利用上述方法可以使画面更具层次感,更符合画家的实际手法,为三维模型的水墨渲染提供了一种可行的技术手段。     

基于数字孪生技术的三维智能化系统设计

为了提升三维智能化水平,设计基于数字孪生技术的三维智能化系统。通过现场层管理数字孪生体映射的物理实体与监测对象,为三维智能化系统提供需要的基础数据;感知层利用温度传感器与颜色传感器等,感知现场层管理的物理实体相关数据;数据存储层利用分布式文件与关系型数据库,存储感知的数据;功能层利用数据预处理模块缺失值处理存储的数据;层次化建模模块,依据缺失值处理后的数据,建立物理实体的几何模型与属性模型,融合几何模型与属性模型,得到孪生体模型;孪生体模型驱动单元,利用三维模型驱动方法,驱动孪生体模型,实现物理实体与孪生体的同步映射,得到孪生数据;仿真与预测模块依据孪生数据,可视化监测与分析物理实体的工作状态;通过应用层为用户实时呈现物理实体的动作仿真与实时监控结果。实验证明：该系统可有效感知物理实体的相关数据,建立孪生体模型;该系统可有效实现物理实体的可视化管理,提升三维智能化水平。     

基于Delaunay三角形的三维数字地图生成算法

潜艇应用地形匹配技术是近年来导航技术领域的研究新方向，而海底数字地图的制作是潜艇海底地形匹配定位技术的基础。该文首先给出了电子海图水深数据的提取方法，然后基于处理大规模散乱数据的Delsunay三角形，提出了一种利用电子海图水深数据模拟形成三维数字高程模型(DEM)的算法，最后进行了数字仿真，仿真结果证明该算法是可行的。该文提出的新思路对海底数字地图的模拟具有重要的参考价值，为海底地形匹配定位技术的研究提供了必要的前提。     

利用OpenGL绘制三维地球模型

利用OpenGL,结合全球高程和遥感映像数据实现了真实的球体建模、纹理映射、旋转及缩放等,并针对其优化技术进行了探讨。该模型有助于理解地球的空间结构及对OpenGL建模的工作机理。     

弹道导弹飞行弹道的三维仿真

该文介绍运用外部建模工具建立地球和弹道导弹的几何模型,生成相应的贴图坐标,利用OpenGL图形接口模块完成三维的地球运动体仿真,并根据贴图坐标建立地球空间直角坐标系,在此基础上利用弹道导弹飞行弹道、火力圈、防御区域等的计算数据,通过建立的发射坐标系、地心直角坐标系和模型坐标系转换关系,将数据以三维立体形式显示。该方法突破了以往导弹（卫星）轨迹以地图平面投影形式进行二维显示的局限性,具有很强的直观性和交互性。     

一种三维建筑物模型自动纹理映射方法

针对三维模型纹理映射受观测视角及遮挡影响的问题,提出了一种基于高斯混合模型的纹理自动映射方法。首先在体素三维重建模型上,为每一个目标表面体素建立高斯混合模型来描述该体素的颜色在不同图像上观测值的分布;然后利用输入的序列图像及对应的相机参数,结合场景的可见性约束,用图像每一个像素的颜色信息更新三维场景模型中它所对应的体素的高斯混合模型;最后用高斯混合模型的期望估计体素的实际颜色纹理。结果表明,该方法可以得到准确精细的三维建筑物纹理模型。     

视景仿真中三维地球的建模

给出了一种基于Blue Marble纹理和GTOPO30高程数据的三维地球建模方法，可消除地表各分块间的缝隙。地表形状模拟精度高，结合多分辨率纹理和高程，实现了对地球的变视角和缩放操作，在飞行模拟、导弹发射、卫星绕地球飞行等涉及到地球大场景或全球视景的仿真中被广泛采用。该建模方法对类似的建模提供了一种新思路，有较高的通用性和实用性。     

色彩渐进插值的矿井预警数据集三维可视化算法

针对矿井预警数据信息表达不完全、基于视觉的统计分析工作繁重、预警数据集庞杂等问题,提出了一种基于色彩渐进插值的矿井预警数据集三维可视化算法。在该算法中,首先根据矿井预警数据集的测点位置和测量值信息进行三维空间模型构造;然后根据灰度级与彩色空间系统的映射关系对矿井预警数据集与彩色空间模型进行颜色映射及三维空间层次分割,对每个层片依据伪图像编码算法及颜色聚类参数特征进行矿井预警数据集的三维可视化伪图像编码;最后根据色彩渐进插值算法对伪图像中相邻层片进行平滑过渡处理。实验证明,该算法处理的矿井预警数据集伪图像色彩渲染层次感强,色彩过渡平滑,有利于矿井预警数据集的信息表达。     

基于HSV色彩模型的彩色晕渲图制作方法

为了通过计算机自动获取较高质量的数字地貌晕渲图, 在对HSV色彩视觉模型进行分析的基础上, 利用高程数据计算HSV色彩空间的H和S分量, 引入Hillshade算法计算山体阴影值作为地表点的反射光强, 再利用反射光强计算HSV色彩空间的V分量, 从而构造了一组由高程、反射光强到HSV色彩空间分量的映射模型, 并运用Visual C++. NET实现了对DEM数据的晕渲处理。实验表明, 使用该方法制作的彩色地貌晕渲图具有色彩过渡自然、地形区分明显、立体感强的特点, 比ENVI 4. 5软件作山体阴影处理（同时伴随彩色晕渲处理）色彩过渡自然, 细节效果好。     

机载前下视激光雷达成像仿真

针对在成像噪声和载机运动影响下 ,前下视激光雷达对地面目标成像的仿真问题 ,分析并建立了成像过程的噪声模型 ;通过运用马尔科夫随机过程模型和独立同分布随机变量的叠加原理模拟载机运动状态和惯导姿态测量数据 ,对激光成像与地形高程进行映射变换 ;全面地给出了利用数字地图和导航系统测控精度生成测试用途激光像的仿真方案。实验显示 ,应用仿真系统提供的成像数据和映射变换关系 ,能对惯性 /激光雷达地形辅助导航系统进行有效的定位性能测试。成像仿真为惯性 /激光雷达系统的研究提供了必要的方案预研和仿真测试手段。     

基于CCGIS的三维虚拟校园建模仿真

文章以东北林业大学为例,以带高程信息的二维矢量数据和用数码相机到实地拍摄的纹理数据为基础,讨论了利用CCGIS5.0平台进行三维虚拟校园建模仿真的过程,重点阐述了CCGIS系列软件中VRModel模块三维建模仿真的关键技术和方法,以及在应用VRModel模块建模和纹理映射过程中的技巧,最终实现了交互式虚拟漫游系统.实践证明,这种建模方法费用低康、建模精度高、纹理表达真实、建模快捷,是目前较为理想的一种三维建模途径,此方法在中小区域(校园、小区等)的三维建模仿真中更显出其优越性,将得到进一步的推广和应用.     

保险洪灾损失预测模型

提出并实现了一种基于地形条件和领域知识的保险洪灾损失预测模型,根据数字高程模型生成地形及排水能力因子,利用神经网络模型的非线性映射能力进行仿真建模,并给出了在该模型中融合领域知识的方法。实验证明,该模型可得出动态的预测结果并具有较强的泛化能力,为保险及相关行业提供了一个可操作的洪灾损失预测处理平台．