虚拟城市建设中纹理库及模型库建立研究

虚拟城市是对城市的三维逼真表达,它不仅具有多种细节层次的几何表达,还提供具有相片质感的表面描述.在虚拟城市建设中,纹理数据及三维模型数据对于虚拟城市建设速度,运行效率,逼真性、沉浸感都有着至关重要的作用.从系统和科学的角度出发,以快速高效构建虚拟城市模型为目的,基于530平方公里虚拟城市模型建设及虚拟小区精细模型建设实践基础,探讨了虚拟城市模型建设过程中纹理库及模型库的建设及应用,解决了传统纹理数据及模型数据的无序、低效利用问题.实践表明,纹理库及模型库对于逼真虚拟城市模型的快速高效构建发挥着至为重要的作用.     

虚拟原型自由交互和多重纹理绘制在医学仿真中的应用

介绍了一种基于光线跟踪法的多虚拟原型自由交互方法,并通过多重纹理绘制解决交互过程的逼真绘制问题.多重纹理绘制通过存储原型材质标识号,采用切割不同纹理图源文件分别渲染小三角形面片的手段,将不同纹理同时渲染到虚拟原型相应位置,以实现高度真实感的虚拟原型交互过程的实时逼真显示,给出了该方法在虚拟医学手术训练中的应用.     

基于分形与纹理映射的3D地形仿真

文章研究了基于分形与纹理映射技术的3D地形仿真技术.该技术通过分形插值算法与DEM数据矩阵的线性变换构建出各类特征的地形模型,并利用分形纹理及位图纹理,通过纹理映射技术及光照模型仿真出平原、高山、草地、海洋等各类地形地貌,实现了具有逼真效果的3D地形的视景仿真,并可运用交互技术实现在视景终端以任意角度和高度进行观察.研究结果表明,文中提出的基于分形与纹理映射的地形仿真技术,方法简洁,地形生成速度快,地形、地貌仿真效果逼真生动,适用范围广,具有很好的应用价值.     

飞行仿真系统中基于CTS的地景设计

针对大地景的逼真度与流畅度相互制约的问题,介绍了一种基于CTS的飞行虚拟仿真大地景设计方案.详细说明了飞行虚拟仿真中地形数据、纹理数据、模型数据的选择和制作,根据仿真实例讨论了CTS中虚拟纹理的分层技术、地形的切片技术和LOD节点技术.实例验证了基于CTS的大地景仿真设计方法的有效性.     

三维建模中的纹理处理

纹理是影响三维模型逼真程度的最主要因素，当三维模型建立以后，需要将纹理映射在DSM上，真实地模拟三维景观。在大范围的城市三维建模中，纹理处理的工作量非常大，因此如何进行纹理处理是城市三维建模中的关键。本文将对城市三维建模中采用航空遥感影像和地面摄影影像进行地表纹理、建筑物顶部以及侧面纹理等处理的有关问题进行讨论。     

基于MultiGen的虚拟场景真实感研究

虚拟校园是数字城市的缩影.以北京交通大学的真实校园场景为研究对象,采用模块化、层次结构和纹理映射技术相融合的方法,通过运用实时可视化三维建模软件系统MultiGen Greator进行建模,创建了较为逼真的校园虚拟场景模型,并从数据库结构和组成模型的面片数两方面对其进行了优化,最后利用仿真系统Vega实现了校园虚拟场景的驱动显示.对于校园虚拟现实系统关键技术的研究与实现成为完成逼真合理的大规模虚拟场景的基础.     

虚拟城市系统中的海量数据裁减研究

海量数据处理是虚拟城市中最重要的研究问题之一。本文重点对虚拟城市出现的DEM数据、航空影像数据、三维几何模型数据、纹理数据等数据进行了较为详细的裁减处理论述;最后以福州市滨江三维规划系统为例。     

基于VRML构建虚拟校园场景中纹理映射技术的应用

在基于VRML构建的某虚拟校园实践中,纹理映射技术使三维虚拟现实环境达到了良好的逼真效果。在VRML中表面纹理映射技术中主要有纹理元素、纹理坐标系统、纹理映射切割器、纹理贴图的控制。在阐述它们原理过程中,首先分析了纹理坐标系院的建立与纹理映射切割器的形成;其次着重探讨了纹理贴图控制的技术,对纹理映射的实现,纹理坐标的回旋、锁定、变换作了深入的研究。并分别附以丰富的实例且编程实现。最后,以构建某虚拟校园三维场景为实例,验证了纹理映射技术的实用性和优越性,总结了纹理映射的一般步骤和一些实践经验。     

三维机场模型中纹理处理方法研究

纹理是影响三维模型逼真程度的最主要因素。当三维模型建立以后,需要将纹理映射在三维模型上,以真实地模拟三维景象。在机场三维建模工作中,纹理处理的工作量非常大,因此纹理处理方法在三维建模中起着不可忽视的作用。该文介绍了纹理的摄取和处理方法,以及某些纹理的特殊处理方法。     

基于单个深度相机的带纹理人脸实时重建算法

三维重建的研究是近年来计算机视觉领域的一个热点.基于单个深度相机的KinectFusion算法具有实时性高、比较廉价等优点,在KinectFusion算法基础上提出了能够自动识别人脸的有效区域,通过获取相应的深度数据和RGB数据来进行带纹理的人脸三维重建方法.在点云配准阶段引入一个惩罚因子来平滑人脸的非刚体运动.根据获取的颜色信息建立颜色信息的场函数并进行纹理贴图,得到更加逼真的带纹理的三维模型;在重建过程中使用了GPU加速实现实时性.     

复用计算的虚拟肝脏体纹理合成与映射方法

虚拟手术中器官纹理能够给用户直观反映,加强临场感和操作感。研究在虚拟肝脏手术中纹理的表现技术,先合成体纹理空间,把二维情况下基于复用计算的纹理合成技术进行改进,扩展至三维空间中进行体纹理块分布并着色;同时计算每个三角面片内部点集并着色,以此增加纹理的真实感;切割肝脏体能看到内部纹理。实验结果表明,该方法能够生成具有高度真实感以及同样本体纹理相似的三维纹理,且合成速度能够满足虚拟手术要求。     

面向影视动画的真实感三维人脸快速建模算法

针对影视动画领域,利用LS_5000型三维激光扫描仪,提出了一套真实感三维人脸快速建模算法。只需输入真实演员人脸的三维扫描点云和未定标的照片,以及极少的人工交互,即可生成虚拟演员真实感的三维人脸模型（包括几何模型、纹理模型和面向动画的可变模型）。实验结果表明,算法输出的模型简洁规范,可直接应用于实际的影视动画制作,提高了人脸模型建模效率。     

虚拟手术中的模型实时绘制

实时的视觉反馈在虚拟手术中可以加强操作者的沉浸感。该文分析了体绘制和面绘制的优缺点,在系统实时性的要求下,实现了基于立体纹理映射的三维体模型的面绘制。算法在容许实时交互的同时,为操作者提供了真实感较强的视觉反馈。由于文中立体纹理生成及纹理坐标计算的特殊性,对虚拟手术中的拉压变形和切割等操作也能很好地处理。     

特征控制下的多样图地形纹理合成算法

针对三维虚拟室外场景的建模与绘制需求,提出一种多样图地形纹理合成算法。以地形数字高程模型数据和样图集为基础,根据用户自定义的纹理合成规则控制地形的高程值和坡度特征,并自动合成地形纹理。实验结果表明,利用该算法合成的纹理能够较好地反映自然界地形的分布情况,增强三维场景绘制的真实感。     

Generating haptic texture using solid noise

Texture enhances haptic interaction by providing unique, distinguishable, and versatile surfaces. In computer haptics, texture can render environments more realistic and provide useful information. In this paper, an algorithm is proposed for virtual texture simulation by using solid noise, where only a few parameters need to be altered to generate a range of realistic and diverse textures by reproducing different frequencies similar to that of real vibrational signals in a virtual environment. The proposed method can capture the textural effect in a haptic simulation while retaining a simple overall geometry and stable update rate. This method also allows the user to change the texture at runtime and can be easily incorporated into any existing code and used in any traditional haptic device without affecting overall haptic-rendering performance. Moreover, the solid noise texture is independent of object geometry and can be applied to any shape without additional computations. We conducted a human-subject study to evaluate the recognition accuracy for each generated haptic texture as well as its realism and correspondence to real texture. The results indicated the high performance of the method and its ability to generate haptic textures with a very high recognition rate that were highly realistic.     

基于图像的三维光照效果的动态重现

传统图像纹理可以给虚拟物体增加丰富的细节,但由于纹理是在特定光照条件下获取的照片,当虚拟光照条件变化时,纹理细节缺少随之动态变化的真实感。凹凸纹理通过扰动法向量可以实现细节的基本阴影变化,但生成一张真实照片的凹凸纹理是困难的。文中介绍了BRDF和BTF的概念和理论,提出了一种基于图像的适用于漫反射物体表面细节动态重现的方法,可以使映射后的纹理在不同虚拟光照条件下呈现动态变化的效果。     

多参数加权的无缝纹理映射算法

目的 针对基于图像3维重建中纹理映射存在缝隙的问题,提出一种多参数加权的无缝纹理映射算法。方法 算法根据图像的标定信息对三角格网进行聚类分割,将重建模型聚类成不同参考图像的网格贴片,并对贴片排序生成纹理图像,加权融合重建顶点的法线角度、图像视点、模型深度等信息生成纹理贴片像素,最后采用多分辨率分解融合技术消除纹理贴片缝隙,实现无缝的纹理映射。结果 对不同的测试数据进行了验证,本文算法在保持一定清晰度的前提下消除了纹理的缝隙,即使对于构网误差较大的区域也能得到较为满意的结果,同时本文算法支持大数据的3维纹理映射。结论 提出了一种无缝的纹理映射算法,算法通过构造一个平滑的加权方程融合多源信息消除纹理的接缝,实验结果表明了本文算法的有效性及实用性,得到了高保真的无缝纹理映射效果,可应用到城市级别的大场景3维重建领域。     

基于样图的纹理合成技术研究

基于样图的纹理合成方法是继纹理映射、过程纹理合成方法后发展起来的一种纹理技术,用于解决传统方法中出现的缝隙、扭曲、变形和参数调整等问题。在大规模场景的生成以及真实感图形绘制和非真实感绘制、计算机动画等方面具有广泛的应用前景;同时对图像编辑、数据压缩、网络数据的快速传输也有一定的指导意义。该文首先简要回顾了纹理技术的发展历程,总结出基于样图的纹理合成技术的基本原理,从基于Markov模型、侧重逼真显示、任意曲面等几个方面,对基于样图的纹理合成技术进行了较全面的总结和分析,对该领域未来的研究和应用前景做出了有益的探讨。     

多样化虚拟人群生成方法研究

对于人群仿真中的人物角色来说,如果所有的虚拟人物外观都一样,那么 就会给人简单复制品的感觉,真实感较差。研究人群角色外观的多样性问题,分别从角色模 型多样化,纹理多样化和姿态动作多样化等方面进行讨论,采用Hasler 模型库实现角色身 高以及体型的差异化,通过纹理模板实现角色外观的多样化,并通过嵌入骨骼技术为模型赋 予不同动作。实验结果表明本方法可生成效果较好、外观各异、动作多样的虚拟人群。