MFC框架下Vega视景的视点控制技术

大范围战场环境的视景仿真中,仿真实体运动状态复杂多变。为解决这种视景仿真的逼真性问题,通过对观察者和目标间几何对应关系的分析,给出了三种控制模式：等距离模式、等速度模式、匀加速模式,设计了虚拟视景中视点控制的基本算法。在MFC框架下,应用Vega API函数实现C语言对Vega视景仿真平台的调用,实现了视点对目标的随动控制方法,解决了视景仿真系统中视点的随动控制问题。在视景仿真实验中,达到了对视点方式的灵活控制,具有较强的现实直观性,同时增强了视景的真实感和交互性。     

在Vega下基于三点的视点定位算法研究

如何有效地确定视点的位置,尤其是基于三点的视点定位,是视景仿真中需要解决的一个问题.所谓基于三点的定位方式指的是空间中有三个点,视点必须同时观察到这三个点,并且与三点的距离近似相等.对Vega下视点(即观察者)基于三点定位算法的提出、分析做了详尽的阐述,首先介绍了Vega坐标系的特点以及位置类的应用,接着说明了Lynx面板下的观察者模块的设置.然后建立算法的数学模型,运用空间几何学的向量、向量积等概念系统分析了算法的主要步骤,并最终给出了主要程序段的代码.     

一种虚拟场景的自动漫游方法

提出一种新的虚拟场景自动漫游方法.首先,在模糊理论的基础上建立了一个视点质量评价模型;然后,使用模糊综合评判方法求出视点集对应的虚视点,进而以虚视点的视点质量作为目标函数,并采用蚁群优化算法进行求解,得到一个场景观察的最优视点集;最后,对最优视点集中的视点进行排序,并以样条曲线连接,从而构造出一条虚拟场景的自动漫游路径.实验表明,使用该方法能够自动获得一条有效的漫游路径,沿此路径漫游,观察者能够全面而快速地实现对场景的认知和理解.     

基于视点的LOD绘制

基于迭代收缩算法（即PM算法）设计了一种新的多分辨率数据结构,给出了基于视点的模型多分辨率实时绘制方法,使得模型的分辨率可以随着视点位置的变化而变化,满足了观察者观察局部细节的要求。     

基于感知的视点自动选取

为了在三维模型浏览系统中自动选取一个好的视点,使用户能够更有效地获取模型信息,提出一种自动视点选取算法.该算法基于视点信息熵理论和人眼的视觉感知理论,构建出一个与视点相关的模型视觉特征度量函数,并采用类随机梯度下降法来优化求解该目标函数,得到该度量标准下的最佳视点.实验结果证明,与已有算法相比,采用文中算法自动得到的最...     

特征自适应的三维模型最优视点提取

针对目前采用不同几何特征度量的视点优化算法在普适性方面的局限性,提出一种与三维模型特征相适应的视点优化算法.首先提取三维模型混合特征,采用AdaBoost分类器对三维模型混合特征与相适应的视点计算算法进行匹配关系训练学习,构造最优视点分类器以提取最优视点,即将最优视点提取问题转化为分类问题;对于查询模型,通过训练后的最优视点分类器获得适应模型特征的视点优化算法,并计算模型的最优视点.实验结果表明:该算法有效反映三维模型的结构特征和细节,结果优于单一度量视点提取算法.     

Vega环境中一种自由视点方式的开发

分析了Vega软件环境中的基本视点方式，并阐述了其工作原理。针对视景仿真系统中视点行为可被自由控制的需求，设计了一种自定义的运动模式，通过与视点和鼠标外设关联，实现了基于鼠标控制的自由视点方式，论述了这种视点方式的工作原理和开发方法。应用结果表明：此视点方式灵活、易用，极大增强了视景仿真实验效果，补充完善了Vega的视点功能。     

视景仿真的关键技术

针对视景仿真开发中的几个常见问题，提出了解决方案。包括：利用回调函数将OpencL代码嵌入到Vega应用程序中，实现Vega中未能提供的图形功能；分析了视景坐标系与模型坐标系之间的对应转换关系，给出两种常用的转换公式；概述了通用视点方式的设计方法，通过开发自定义运动模式实现了以输入设备控制视点的方法。     

基于Vega的视景仿真系统中的人机交互技术

一个先进的仿真系统必须有一个与之相应的高效的人机交互界面.文章主要探讨了在基于Vega的视景仿真系统中中文字符显示和视点旋转这两个技术.结合Vega和OpenGL,利用显示字符位图的方式绘制平面汉字,修正了时下中文字符显示主流技术在显示小字号字符时个别笔划过于纤细的缺点;在文中提出的视点旋转实现方案中,借鉴陀螺仪原理解决了在参照系中视点的姿态稳定问题,并给出了旋转视点的具体方法.该两种技术应用结果表明:使用了这两个方案的仿真系统界面友好,操作方便,极大地增强了系统的试验效果.     

视点选择Benchmark 的设计与应用

视点选择是图形学的一个重要研究方向,它通过分析模型特征,计算得到符合人类观察习惯并包含更多模型重要信息的视点.近年来,人们提出了很多视点选择算法,然而对这些算法结果的评价仍然停留在感性阶段.设计实现了一个视点选择Benchmark,对视点选择结果进行量化分析:首先,采集30 个测试者对45 个模型的视点选择结果,借以确立真人视点选择的基准视点;接着,以基准视点为参考,分析真人视点选择的一致性和稳定性;最后,应用5 个(共3 类)代表性的算法进行视点选择,并比较其结果与基准视点的差别,得到各视点选择算法的质量及时间效率.实验结果表明,真人视点选择整体具有较好的一致性和稳定性,但对不同特征类型模型,一致性的表现有较大差异;已有视点选择算法对45 个测试模型的结果整体差异不大,相对来说,基于互信息的方法和视平面上特征计算的方法较好,各类视点选择算法对不同特征类型模型结果互有优劣.     

基于点密度优化的以太网眼图参数计算方法

传统以太网眼图参数计算算法是建立在高斯模型点密度统计的基础之上,是在假定眼图累积次数足够多、点分布足够密集、眼图垂直片段上的电压分布具有拟合高斯正态分布等条件下计算而得。当眼图累积的次数较少、点分布不够密集、垂直片段上的电压分布不具有拟合高斯正态分布时,眼图参数计算结果就会存在较大误差。基于此,提出基于点密度优化的以太网眼图参数计算方法,实验结果表明,该方法能较准确地计算出眼图中的眼幅度和上升/下降时间,有效克服了眼图累积次数较少、点分布不够密集对眼图参数计算的影响。     

基于双眼同步运动特征约束的Kalman瞳孔跟踪算法

针对注视点研究中,红外光照明下双眼瞳孔运动的定位跟踪存在误差的问题,以双眼实时图像为研究对象,提出一种基于双眼同步运动特征约束的瞳孔跟踪算法.根据人类双眼在注视过程中的同步运动特征,把双眼瞳孔间距矢量作为隐式参数进行估计,简化包含左右眼位置、速度和双眼瞳孔间距的模型为统一的双眼同步跟踪模型,运用Kalman滤波器实现了运动特征估计和状态跟踪.实验采用自制的头戴式注视点传感装置进行眼部图像的采集.实验表明,该算法跟踪精度高,抗干扰能力强.相较于传统的以左右瞳孔位置与速度以及左右眼相对位置为状态量的算法,本文算法在位置跟踪和速度跟踪的鲁棒性上有明显改善,算法计算量也明显减少.另外,经过本文算法处理后的注视点位置估计精度大大提高,为注视点在人机交互领域中的进一步应用奠定了基础.     

使用人眼几何特征的视线追踪方法

目的 视线追踪是人机交互的辅助系统,针对传统的虹膜定位方法误判率高且耗时较长的问题,本文提出了一种基于人眼几何特征的视线追踪方法,以提高在2维环境下视线追踪的准确率。方法 首先通过人脸定位算法定位人脸位置,使用人脸特征点检测的特征点定位眼角点位置,通过眼角点计算出人眼的位置。直接使用虹膜中心定位算法的耗时较长,为了使虹膜中心定位的速度加快,先利用虹膜图片建立虹膜模板,然后利用虹膜模板检测出虹膜区域的位置,通过虹膜中心精定位算法定位虹膜中心的位置,最后提取出眼角点、虹膜中心点等信息,对点中包含的角度信息、距离信息进行提取,组合成眼动向量特征。使用神经网络模型进行分类,建立注视点映射关系,实现视线的追踪。通过图像的预处理对图像进行增强,之后提取到了相对的虹膜中心。提取到需要的特征点,建立相对稳定的几何特征代表眼动特征。结果 在普通的实验光照环境中,头部姿态固定的情况下,识别率最高达到98.9%,平均识别率达到95.74%。而当头部姿态在限制区域内发生变化时,仍能保持较高的识别率,平均识别率达到了90%以上。通过实验分析发现,在头部变化的限制区域内,本文方法具有良好的鲁棒性。结论 本文提出使用模板匹配与虹膜精定位相结合的方法来快速定位虹膜中心,利用神经网络来对视线落点进行映射,计算视线落点区域,实验证明本文方法具有较高的精度。     

基于Vega的闪电渲染方法

通过对Vega软件环境中特效模块的分析，得出了Vega系统自身难以实现随机闪电模拟的结论，根据Vega与OpenGL之间的联系，论证了通过OpenGL在Vega中实现随机闪电模拟的可行性。将纹理映射技术与传统闪电渲染方法相结合，得到一个更高速的闪电渲染方法，将该方法成功地应用到了Vega系统中。实验结果表明，该方法实现的闪电效果真实，实时性高，扩展了Vega的特效功能。     

一种在计算机上生成凸包的算法

在计算机上实现生成凸包的算法很多，笔者设计的这一算法主要是利用了在计算机表示中，任意两个点之间必定是有一定距离的，而数学上两个点之间的距离可以是无限小这一特点。我们总可以在计算机上任意两个点的位置之间插入一个数学上的点，这个点计算机可能无法表示，但它是可以被计算的。利用这一特点设计了本算法。     

仿真软件Vega中的路径与导航器模块

在虚拟仿真环境中经常要事先设置虚拟对象的运动路径,并且需要在仿真过程中动态的、有规律的进行一系列运动路径的变化,专业仿真软件Vega提供的路径和导航器模块很好地解决了这一问题。首先讨论了基于仿真软件Vega的路径和导航器基本原理及其API接口函数,详细阐述了如何应用这两个模块在Lynx中创建路径和导航对象,以及怎样通过Path Tool路径工具设鬣路径控制点和导航参数,然后介绍了路径和导航器在VC编程中的应用,最后基于实践应用探讨了仿真环境中虚拟对象运动路径的精确定位、速度的设定、张力因子选取以及运动方向的调整方法。     

一个基于Vega的虚拟场景漫游系统

针对城市水环境仿真的需求,提出满足实际需要的漫游方式和碰撞检测方式。采用三维图形高层开发环境Vega软件作为开发平台。开发了符合水环境仿真需要的自动漫游方式;采用Vega软件自带的运动方式进行交互漫游,并采用了利用物理思路解决点在凸多边形内的算法对交互漫游进行范围限定。采用查找相邻物体的算法,对Vega软件自带的碰撞检测方法进行改进,从而提高了检测效率。这些方法已经成功地运用到了城市水环境仿真中,并取得了很好的效果。     

基于OpenGL视点坐标系的三维场景旋转算法

论文基于OpenGL视点坐标系与世界坐标系的相互对应关系,建立以视点系参考点为中心的球坐标,提出一种新的三维场景旋转算法模型,该模型几何意义非常明确,在拖动过程中可随时调整灵敏度,在同等旋转条件下三维变化导矢保持恒定,操作方便易行,为人机三维旋转操作提供了新的有效途径。     

基于NT的海战场三维地形的生成与实时显示

海战场环境仿真是海军作战模拟的重要内容,逼真的战场环境实时仿真是作战模拟的基础,它为保障、分析、作战评估等试验提供了仿真平台。针对海战场仿真中大规模三维地形的生成与实时显示问题,提出了一种基于VEGA和NT平台的解决方案,讨论了DEM数据的组织及分割、数据格式的转换以生成OpenFlight格式的地形数据,介绍如何把地形数据加入VEGA场景中重新拼接,设置视点参数,最后转换为Fret格式实现实时显示。