基于多项式纹理的Lengyel毛发实时绘制

针对普通绘制毛发光照效果方法存在的实时性较差的问题,提出一种基于多项式纹理的Lengyel毛发实时绘制方法,将多项式纹理融入Lengyel绘制毛发方法中。在预处理阶段,对毛发模型进行采样,并计算纹元的多项式纹理系数,利用该系数计算不同光照下纹元的亮度信息,通过所得亮度信息确定当前光照下纹元的颜色值,并由内到外对毛发网格层进行融合绘制。实验结果表明,该方法可以满足中等规模物体的实时绘制需求。     

应用多重网格技术进行烟雾与障碍物交互模拟

烟雾在高精度网格中与大量障碍物交互十分耗时.为改善障碍物周围的局部视觉细节并进一步提高模拟的实时性,引入多重网格技术与结点分组方法相结合.使用结点分组方法处理障碍物边界条件;在每个障碍物周围,包围一张局部网格,在每个时间步,为每张网格分别求解N-S方程组并在局部和全局网格间传递信息.实验表明,采用文中方法,在障碍物局部模拟精度和单独使用结点分组方法相近的前提下,模拟速度提高了近3倍,达到了更高的实时性.     

动态流量软测量建模方法研究

为了解决工业中动态流量测量困难的问题,引入软测量方法对动态流量进行测量.考虑BP算法建立软测量模型时收敛速度慢,易陷"局部极小"等不足,提出一种经遗传算法优化的BP网络进行软测量建模,用遗传算法先确定BP网络的网络结构和参数,将训练一定次数后得到的连接权值作为遗传计算的初始值,再用遗传算法确定BP网络的最优连接权值,最后把用BP算法训练得到的网络用于建模.文中对在燕山大学液压实验室采集的数据进行仿真,实验结果表明这种改进的建模方法在模型的训练速度和精度上有了较大的改善.     

基于匹配效率和计算精度提升的双目三维树干重建算法改进

针对基于双目立体视觉的自然树木枝干的三维重建过程中二维骨架点的匹配效率低,三维坐标点计算精度不高等问题,在骨架点对应方面,将点匹配代之以更大的枝干匹配,大大缩小了对应点的匹配范围,减少了点匹配次数,提高了匹配效率。三维坐标点计算方面,考虑方程组的几何意义,采用异面直线公垂线中点逼近三维空间点的方法,提高了点坐标的计算精度。     

基于 D3bQ15晶格离散三维风场的飘雪模拟 *

基于格子 BGK建立风场模型时 ,针对所用笛卡尔晶格的离散速度数少时 ,风场模型的数值精确度低 ;而离散速度数多时 ,计算速度慢的局限性 ,提出用体心立方晶格 D3bQ15离散三维风场。 D3bQ15晶格更好的各向同性及特定空间较少的采样数 ,调和了由离散速度数决定的风场模型的精确度与计算效率之间的矛盾。实验证明 :飘雪场景仿真中风场建模时 ,用 D3bQ15晶格比用笛卡尔晶格能更好地满足飘雪场景真实性和实时性的要求。     

一种实时模拟烟雾的新方法

烟雾具有高细节、快速变化和湍流的特点,而传统的烟雾模拟方法都是通过提高网格精度的方法表现烟雾细节,耗费了大量的计算时间。本文提出了一种全新的粒子系统与物理模型相结合的方法,在不影响实时性的前提下生成了逼真的烟雾细节。首先用低精度粒子系统描述烟雾的大致运动轨迹,然后将三维空间中的烟雾粒子投射到平行于视平面的一系列二维平面上,利用二维平面上MacCormack方法求解欧拉方程对流项的快速性,实时地再现了高精度烟雾细节。实验证明,该方法在视觉真实感和实时性方面都取得了令人满意的结果。     

一种头发动态模拟方法

该文提出了一种新奇的方法来表示头发,该方法建立在离散层次细节模型上,通过恰当重组和细分来表示头发。这种离散层次细节模型包括：单根头发,头发簇和头发束,通过一个基轴来控制头发的运动。基轴用四叉树数据结构来重组和细分。在运行时,通过头发的运动、头发是否可见以及与视点的距离来选择恰当的离散和连续头发层次表示。头发的碰撞检测算法是通过扫描体来快速准确交叉计算。同时,这些头发模拟和碰撞检测的方法在头发运动的整体性能和可视质量上达到一种柔性平衡。此外,该方法能够模拟不同的发型、各种头发的长度以及头发的运动。     

三维动态云模拟

云在户外场景的模拟中起着重要的作用.基于云的物理特性,在云建模方面,在三维网格单元上赋予云的速度、密度、温度等物理属性值,利用Navier-Stokes方程描述云的聚散和运动,丰富了云模型的物理特性;为了表现云的扩散作用,加入黏性项和漩涡性,更真实地表现了云的湍流效果;同时在模拟域中加入一个随机函数,实现了云在运动过程中外形的随机性和不确定性;在云渲染方面,考虑太阳光照方向和视点方向的光照强度,使用单向散射光照模型,提高了云的渲染速度.采用迭代更新纹理数据值的同时改变模拟域的世界坐标值的方法实现云的动态飘动效果.实验证明该方法生成的云真实感强,实现了三维动态云的模拟.     

快速的布料碰撞检测和有效的接触摩擦算法

为了快速处理布料的碰撞检测并获得真实的接触摩擦仿真效果,提出一种基于罚函数的碰撞/接触解决方案.首先,采用质点-弹簧模型进行布料的仿真模拟,在弹簧形变方向添加改进的阻尼力,以减少粒子之间的振荡来保证系统稳定性;其次,采用代数非穿透滤波器对连续碰撞检测算法进行简化求解,快速判断是否存在方程根,提高布料每帧运行的仿真效率;最后,采用库仑约束和接触约束对每个碰撞/接触对进行约束,并结合改进的罚函数法有效地响应所有的碰撞/接触对.实验结果表明,该算法在CPU仿真环境下能快速有效地处理布料的碰撞和接触摩擦,模拟出布料复杂的物理行为,适用于实时的交互应用.