八叉树PagedLOD大规模三维模型可视化研究

针对虚拟仿真中渲染显示大规模三维模型的计算机资源消耗大、刷新率低的难题,提出基于八叉树的PagedLOD大规模三维模型可视化方法,实现了以零件为单元进行大规模模型数据的动态调度.通过以动车组检修大型模型实例作为验证,结果表明了相比于传统的直接渲染方式,此方法在大规模模型场景中能够在保留原装配树结构的前提下,实现模型数据的动态调度,有效地控制内存的占用,提高场景刷新率.     

八叉树PagedLOD大规模三维模型可视化研究

针对虚拟仿真中渲染显示大规模三维模型的计算机资源消耗大、刷新率低的难题,提出基于八叉树的PagedLOD大规模三维模型可视化方法,实现了以零件为单元进行大规模模型数据的动态调度.通过以动车组检修大型模型实例作为验证,结果表明了相比于传统的直接渲染方式,此方法在大规模模型场景中能够在保留原装配树结构的前提下,实现模型数据的动态调度,有效地控制内存的占用,提高场景刷新率.     

基于四叉树孤立分割和屏幕误差的地形LOD算法

为解决静态和动态细节层次模型存在的数据冗余度大、精度判断标准单一和层次切换跳跃感强的问题,提出了基于四叉树孤立分割和屏幕误差的地形LOD(level of detail)算法.采用该算法,针对于规则格网,通过地形瓦片分割和数据预处理减少实时阶段计算量,利用四叉树孤立分割消除结点间依赖关系,并构建保守性屏幕误差评价标准以弱化视觉跳跃感,最后采用添加拆分点和高程平均值法消除相邻瓦片和结点间裂隙.实验结果表明:该算法能较好解决常规方法中存在的问题;可满足大规模地形实时三维显示的要求;实时显示计算量小,帧速可保持在0.03 s以内.      

顾及自适应多细节层次的八叉树点云管理算法

为了解决大规模点云不易有效组织、动态可视化时冗余度大,且较难实现自适应显示的问题,提出顾及细节层次(levels of detail, LOD)的八叉树点云管理算法.该算法基于八叉树索引将扫描点限定在每个结点范围内,利用自上而下空间分割和自下而上参数计算相结合的预处理策略,减少实时阶段计算量,通过构建保守性模拟误差,使场景各处均可自动满足可视要求,并辅之以高效加速方法,实现了点云的有效组织和自适应流畅显示.实验研究表明,在优化的预处理和辅助加速策略支持下,与经典R树算法相比,该算法实时阶段计算量小,每帧自适应漫游平均时间在0.04 s以内.      

面向多样化终端的自适应网络三维可视化方法

随着移动互联网的快速发展,三维GIS （geographic information system）应用的用户终端设备类型日趋多样化,现有单一的网络可视化方法难以适应多样化终端需求.针对上述问题,本文首先设计了基于B/S （browser/server）模式的自适应三维可视化架构,然后重点探讨三维数据的多样化组织、自适应四叉树组织与动态索引构建、三维场景自适应调度等关键技术,最后基于WebGL技术构建原型系统并进行案例实验.实验结果表明:桌面端设备笔记本电脑的可视化渲染帧率最终稳定在40 帧/s左右;移动端设备平板电脑、智能手机的可视化渲染帧率最终稳定在20 帧/s左右;不同类型终端上进行网络可视化均能保证较高的可视化帧率及效果,证明了本文提出方法的有效性与可行性.      

面向GIS应用的铁路工程三维信息模型数据交换方法

为实现铁路三维信息模型在不同平台之间的互操作和信息共享,本文提出一种基于多元信息分离和独立存储、支持简化层次细节和场景构建的模型数据交换方法RIMTrans.首先,从RIM各单元要素中提取描述几何特征的参数,并通过快速网格化等算法将其转换为GIS需要的Mesh数据;其次,建立IFC与RIM语义之间的映射关系,保证了数据交换过程中语义信息的完整性;然后,引用IFC规定的属性定义和描述方式作为标准交换格式,实现属性信息的传递;最后,以语义为主导,从几何、属性、语义三个方面对RIM进行了多层次细节简化.通过选择某铁路工程设计工点案例区域,本文采用RIMTran,方法开展了设计阶段信息模型的格式转换实验.结果表明,本文提出的数据交换方法灵活可控,三维模型中附带的铁路工程语义信息完整性可达85%,与传统作业方式相比,RIM信息模型的转换时间耗用降低70%,集成到三维GIS场景中的准确度达100% .     

面向GIS应用的铁路工程三维信息模型数据交换方法

为实现铁路三维信息模型在不同平台之间的互操作和信息共享,提出了一种基于多元信息分离和独立存储、支持简化层次细节和场景构建的模型数据交换方法RIMTrans.首先,从RIM各单元要素中提取描述几何特征的参数,通过快速网格化等算法将其转换为GIS需要的Mesh数据;其次,建立IFC与RIM语义之间的映射关系,保证了数据交换过程中语义信息的完整性;第三,引用IFC规定的属性定义和描述方式作为标准交换格式,实现属性信息的传递;最后,以语义为主导,从几何、属性、语义3个方面对RIM进行了多层次细节简化.通过选择某铁路工程设计工点案例区域,采用RIMTrans方法开展了设计阶段信息模型的格式转换实验,结果表明,本文提出的数据交换方法灵活可控,三维模型中附带的铁路工程语义信息完整性可达85%,与传统作业方式相比,RIM信息模型的转换时间耗用降低70%,集成到三维GIS场景中的准确度达100%.      

一种复杂产品虚拟装配动态模型可见性计算方法

针对复杂产品模型较大、小型零部件多的特点,提出一种动态装配对象可见性计算方法.该算法将装配结构树表达为层次包围盒场景图,在实时绘制时结合视锥剔除和细节剔除,采用改进的快速查询策略实现虚拟装配对象的可见性判断和剔除.实验结果表明,该方法能高效地剔除动态装配对象中的细小像素个体,使虚拟装配复杂动态场景的实时绘制效率得到明显...     

一种复杂产品虚拟装配动态模型可见性计算方法

针对复杂产品模型较大、小型零部件多的特点,提出一种动态装配对象可见性计算方法.该算法将装配结构树表达为层次包围盒场景图,在实时绘制时结合视锥剔除和细节剔除,采用改进的快速查询策略实现虚拟装配对象的可见性判断和剔除.实验结果表明,该方法能高效地剔除动态装配对象中的细小像素个体,使虚拟装配复杂动态场景的实时绘制效率得到明显提高.     

网络环境下全景图和点云数据快速融合可视化方法

现有多源数据融合可视化方法对数据精度要求高,匹配过程复杂,且传统点云的组织索引方式冗余,面对复杂数据的动态性较差,索引效率较低,难以支撑在网络环境下进行多源数据高效可视化交互.?针对上述问题,提出面向网络轻量化应用的全景图与点云数据快速融合可视化方法.?探讨了二维影像与三维点云的快速映射匹配机制、非规则性八叉树点云优化...     

面向装配和维修的动车组大模型实时可视化技术

针对动车组大模型实时绘制困难的问题,提出一种基于零件包围盒中心点的LOD自动生成方法与一种基于面向装配和维修重要性的实时自适应绘制方法.通过保留CAD装配树信息,以零件包围盒中心点为LOD中心点转换CAD大模型为虚拟装配、虚拟维修LOD模型,实现了大模型的LOD绘制.在上述LOD模型基础上,根据装配、维修对象的重要性,动态地调整LOD分辨率等级,实现了LOD实时自适应绘制.实验结果表明:采用文中方法生成的大型模型能完整保留CAD装配树,并可在普通计算机上实现实时的自适应绘制.     

面向对象技术在三维虚拟场景建模中的应用研究

应用面向对象技术，虚拟现实技术，OpenGL技术不仅研究了虚拟现实下三维图形的几何建模方法，物理建模方法，更重要的是探讨其行为建模方法，由此设计出了强大的类库及建立了复杂的三维虚拟场景，并应用该理论实现了三维虚拟场景中物体在仅受重力作用下的自主行为，在三维动画演示过程中，采取双缓存，细节层次技术以提高图形的动画显示性能，从而能更真实地描述客观世界。     

车路协同系统的视景仿真模型

在车路协同系统仿真的基础上,以局部交通网络的实时交通仿真为例,建立了车路协同系统视景仿真模型库,确立了视景仿真系统的框架体系结构。将视景仿真集成为整个仿真系统的一个联邦成员,建立了车车信息交互、车路信息交互的典型视景仿真功能模型。使用LOD模型简化技术对视景仿真功能模型进行分解,生成了5个不同精细程度的LOD模型。采用DOF、LOD、Switch功能化节点,从节点结构上优化了典型应用场景中的交叉口信号灯、车辆运动等相关模型,建立了一套类似模型几何形状的层级节点结构。构建了车路协同系统可视化视景仿真平台,包括HLA/RTI信息交互与控制模块、车路协同数据处理模块、信息交互模块、模型引导控制模块、视角动态切换模块与模型状态参数动态显示模块。采用建模优化相关技术,对典型交通场景进行了视景仿真。仿真结果表明:通过LOD模型简化技术,模型简化率最高可达95.5%,内存占用减少86.3%;通过视景仿真方法的使用,提高了渲染效率与系统仿真效率,车路协同典型交通场景验证了仿真方法的可行性。     

无人机影像数字处理及在地震灾区重建中的应用

为解决多云雾地区卫星遥感数据难以实时获取的问题,考虑到无人机低空遥感影像分辨率高、灵活性好等特点,探讨了无人机影像的获取及数字处理方法.探讨了影像三维可视化过程,并针对汶川地震灾区重建规划设计的需要,将重建规划设计模型直接引入三维地理信息系统环境.实验结果表明:与卫星遥感数据相比,无人机获取的影像在三维可视化中能提供更详细、更丰富的几何和语义信息;采用设计模型与三维地形景观相结合的技术,能实时再现设计成果,避免复杂环境下二维图形带来的思维局限性和片面性,提高设计效果的真实表现力.     

基于自适应复杂场景的背景建模方法

因复杂场景下的背景动态变化大,大多数背景建模算法易引起误匹配而导致检测精度降低.为此,提出一种基于自适应复杂场景的背景建模方法,背景模型采集视频前5帧图像初始化模型,通过后续帧获取像素的分布特征并更新背景模型.算法提出自适应离散系数结合像素值检测像素动态变化幅度,获取复杂背景中的目标.实验通过对多组数据测试,验证了算法检测精度优于其他算法,有效改善复杂场景下动态背景对前景目标提取的影响,减少了由背景像素值大幅度变化产生的假前景,在复杂场景下检测目标有较强的适应性和鲁棒性.     

带噪声的点云数据的隐式曲面重建算法

针对三维扫描获取的带噪声和离群点的点云数据,提出了隐式曲面重建算法.用基于均值漂移的滤波算子,把每个采样点移动到核密度函数的局部最大值的点,以限制噪声并剔除离群点.然后,用自适应的八叉树空间划分方法将降噪后的采样点数据分成小的子域.最后,在每个子域内计算局部形状函数,并用单位分解法将所有的局部形状函数加权求和以逼近模型的全局函数.实验表明,该方法是鲁棒的,能用带噪声和离群点的点云数据实现多分辨三维重建,得到细节丰富的曲面.     

基于Virtools的视景系统优化技术研究

提出在视景系统中实现的一种景物优化方法.根据细节层次技术原理,实时简化场景的多边形网格,将景物合理分类,对不同类型的景物相应采取了不同的优化策略.探讨了在Virtools Dev开发环境中应用基于渐进网格算法的实时连续LOD技术来解决这一问题的方法和策略,并利用开发平台软件包Virtools Dev的SDK,开发出了一种基于视距的LOD行为模块型控件,作为对Vir-tools Dev集成的几种LOD技术的有力补充.     

基于行人运动模型的人群疏散三维仿真

以人群运动过程中人与人和人与建筑之间的相互作用为出发点,探讨了行人群集行为疏散模型及三维仿真问题．建立了一种基于人员行为细节的微观离散仿真模型,采用蒙皮动画和有限状态机技术实现对人物行为和人物模型细节状态的控制,可以实现人群疏散过程的动态三维可视化仿真．     

动车组转向架虚拟装配系统可视化技术

针对转向架在实际装配、维修过程中存在的诸如装配信息表达不直观、不能共享、培训成本高、培训时间长等问题开发了动车组转向架虚拟装配系统.在详细分析动车组转向架虚拟装配系统对可视化技术的需求基础上,利用基于AABB包围盒的LOD技术实现了复杂模型在不同场景下的简化,利用OSG模型库和剖切平面的设置实现了复杂装配的斜剖、直剖和...     

基于ArcView平台的地理信息系统

在ArcView平台上处理地形数据,产生等高线图形,建立了铁路地形三维可视化模型,并开发了可视化用户界面.本系统实现了铁路地理信息的图文显示与地物场景的三维仿真,可以针对用户的需求输出详细的地理信息,模拟逼真,信息查询方便.这说明利用ArcView开发铁路地理信息系统是可行的,适用于铁路的优化建设.