轻量级WebVR地铁站大规模火灾情景实时仿真研究

大规模火灾仿真需要庞大的计算量和卓越的渲染能力,对Web端实时在线火灾仿真系统的实现提出了挑战。提出了一套轻量级Web端地铁站火情实时仿真技术框架。基于火灾安全领域中的计算公式整理简化,分析地铁站防烟设施影响,提出了基于防烟分区的两阶段烟雾扩散模型,实现烟雾扩散趋势计算;提出了Web端的防烟分区级多粒度粒子发射器框架,完成火焰和烟雾形态的渲染,实现基于Web端实时计算和可视化过程。试验验证表明:本文方法与专业火灾模拟软件模拟结果在大体趋势上相近,并且打开网页即可实时在线对火灾进行模拟,在便捷性上拥有显著优势。

面向WebVR会议的大规模人群在线可视化的关键技术

大型移动WebVR会议面临诸如数据体量太大、网络传输异常卡顿、网页端渲染帧率低、视觉效果差等技术瓶颈.针对这些挑战,给出了一些系列关键技术,首先,提出了一种基于分散度的大规模人群轻量级动态建模方法,在保证轻量性与真实性的前提下,丰富了人群的多样性;其次,设计了动态参会人群情景的细粒度化传输调度算法,显著提升了动态情景的网络加载响应速度;最后,设计了基于WebGPU的大型参会情景的轻量级在线渲染方法,在移动网页端实现了动态人群的单DrawCall多样化渲染.在移动互联网上的各项实测技术指标表明,该解决方案在轻量性、真实性、多样性、规模性和效率效果等方面具有显著优势.

基于多层增量式可扩展扇形兴趣区域的大规模DVE场景对等渐进式传输机制

为了解决在有限的互联网带宽上高效下载海量虚拟场景的"瓶颈"问题,文中针对基于对等网络(P2P)的虚拟场景渐进式传输的增量判断和场景下载源节点最优选择这两个关键点,首先将传统的兴趣域(Area of Interests,AOI)细化为兴趣扇区域(Sector of Interest,SOI),又将其提升为多层增量式可扩展兴趣扇形区域(Multi-Layered&Incrementally Scalable SOI,MISSOI),给出了MISSOI的分划扩展算法,并基于MISSOI提出了一个高效的整数级SOI场景下载的拾取算法;然后设计了一个基于对等网的海量DVE场景渐进式下载框架,并给出了在P2P-DVE中快速搜索场景下载源节点以及选择最优场景下载源节点的高效算法.仿真实验结果表明作者提出的方法在可视场景下载域的拾取、下载源查询成功率和下载请求失败率等性能指标上明显好于目前主流海量虚拟场景P2PDVE传输机制FLoD,更是远优于传统的Client/Server虚拟场景传输模式.

轻量级有毒气体扩散在线可视化仿真平台

突发性事故会在短时间内排放大量有毒有害污染物,危害性极大,极其需要对其扩散做出快捷、准确、普适性应对。采用高斯烟团模型来对气体污染扩散进行模拟仿真,并对其进行了轻量化处理,使得其在Web3D的Three.JS框架得以实现,用户们通过访问网页即可实时访问有毒气体扩散全部可视化过程,可以便捷地估计出有毒气体的污染扩散趋势,还可以进一步分析在不同影响条件下的气体污染扩散对周围环境的影响。借助于本平台,用户还可以对各种有毒气体扩散模型数据进行管理,并自主设置各种有毒气体扩散参数,极大地方便了用户对气体污染扩散平台的操控。

基于Windows面向工业过程仿真对象的图形平台IPSGS的研制

本文介绍采用了几何约束、构件关联、二次多结点样条插值曲线、局部修改等计算机图形学新技术在Windows环境下所开发的面向工业过程仿真对象的图形系统IPSGS 1.0的总体框架和设计思想。该系统提供了可方便地用于生成工业过程仿真界面的构件库和应用函数库,同时也适合其它多种工程绘图的需要。

带疤痕轴承的动态干涉检验算法

为解决虚拟装配中带疤痕轴承的动态干涉检验问题,提出了一套高效的带疤痕轴承的动态干涉检验算法。第一步通过四叉树对三维重建的带疤痕轴承模型进行顶点管理,第二步结合轴承形态和运动特征,选择适合的算法进行最大干涉距离的计算。研究表明,算法可以快速高效准确的对带疤痕轴承的动态干涉进行检验并计算干涉距离,可以有效提高轴承干涉检验的效率,为轴承干涉检验提供了一种新思路。

基于Web3D的虚拟旅游关键技术研究进展

随着移动互联网技术的迅猛发展,在网页和手机上构建大规模虚拟旅游环境越发盛行起来,基于Web3D的虚拟旅游关键技术也成为当前的研究热点。深入分析了虚拟旅游关键技术现状以及现阶段基于Web3D虚拟旅游存在的技术瓶颈,系统总结了基于Web3D虚拟旅游所涉及的若干关键技术研究进展,包括3D场景中树木、建筑物的轻量化建模技术、虚拟人行为建模技术,虚拟漫游导航技术,碰撞检测技术,大规模虚拟场景渐进式流式化传输技术;比较分析了Web3D虚拟现实引擎技术;最后指出了制约虚拟旅游发展的技术瓶颈问题,并展望了基于Web3D虚拟旅游关键技术"轻、快、真、美"的发展方向。

大规模虚拟场景渐进式传输的研究进展

随着网上三维虚拟场景的急剧扩张,来自用户端的即时下载请求和有限带宽之间的矛盾亦变得日益突出。现已有大量研究者致力于通过"渐进式传输"来实现网上大规模虚拟场景的快速下载,因此有必要对现有研究成果进行综述。首先介绍了渐进式传输的基本原理和过程,给出了一个用于评价不同传输策略的公式,接下来分别从(1)潜在可视场景集及潜在可视场景集增量的判定,(2)三维物体模型的简化技术和流式编码,(3)不同体系结构的分布式虚拟环境中的场景传输机制,(4)虚拟场景的预下载策略等方面论述了针对大规模虚拟场景的渐进式传输策略,最后展望了网上大规模虚拟场景渐进式下载技术的未来研究方向。

GPU通用计算平台上的SPH流体模拟

针对流体模拟需要大量计算资源从而很难达到实时模拟的问题,提出一种完全在GPU上实现的基于平滑粒子流体动力学的流体模拟方法.首先通过在GPU上构造基于哈希函数的空间均匀网格来实现任意大小场景的快速邻近粒子查找,并在GPU上并行求解SPH流体方程来实现流体模拟;渲染流体时,通过在顶点着色器中进行纹理采样,利用粒子坐标缓存数据直接更新流体粒子系统的顶点缓存,从而避免了CPU—GPU之间的数据传输,充分利用了GPU的并行性.实验对比表明,与纯CPU实现以及CPU和GPU混合实现的模拟结果相比,采用该方法能显著地减少单个时间片的计算时间,大幅度提高流体模拟和渲染的整体性能.

大规模VRML虚拟场景的快速浏览算法

对大规模VRML虚拟场景的优化方法进行了深入讨论,提出了一种简单的大规模VRML虚拟场景模型的快速浏览算法。通过建筑物位置和浏览者当前视点位置的判断,动态地调入和调出相关建筑物模型,仅仅将浏览者可见的视觉圆域内的建筑物调入VRML浏览器。该方法简单易行,不仅可以明显地提高大规模VRML虚拟场景的动态绘制速度,同时又大大地减少了浏览器对虚拟场景的下载时间。

面向P2P网络的渐进式三维场景更新策略

近年来网上大规模虚拟环境实时漫游已经成为WebGIS的新兴研究领域。为缓解用户终端极其有限的存储空间与海量场景之间的矛盾,设计了一种面向对等网的新型渐进式场景更新策略(PSRM)。在剔除场景前,节点通过分别计算场景文件对自身视点的"视觉保留度"、场景文件对自身兴趣区域(AOI)邻居的"潜在贡献度"及"物体重用度",综合确定需要被剔除的场景,并按照逐渐降低场景分辨率的策略剔除旧有场景数据。仿真显示,PSRM在下载饱满度、基网格下载饱满度两个衡量漫游效果的重要指标上较现有系统有明显提升,同时能大幅降低漫游过程中的服务器端负载。

基于Web的虚拟旅游环境的开发及其关键技术

首先介绍了虚拟旅游的基本概念、研究意义、开发模式和主流开发平台,进而针对虚拟旅游的关键技术作了综述性研究,最后对虚拟旅游将来的开发方向进行了展望性研究。

HBase数据库迁移工具的设计与实现

当今互联网中的巨大信息量使得整个应用朝着数据海量化,用户访问高并行化的方向发展,这对在应用中承受巨大负荷的数据库层提出了更高的性能要求,应用分布式数据库HBase可以解决这一问题。以分布式数据库HBase为基础,提出了在存储海量数据的前提下如何将数据库从关系型数据库向HBase迁移的方法,并依据所提出的四种表模式变换方法实现了半自动化迁移工具。以HouseDIY家居设计系统这个Web3D可视化电子商务类应用为例,阐述了该半自动化迁移工具的具体工作过程及细节,并证明了该迁移工具能够有效地把原有基于SQL Server数据库的Web应用简单、快速地移植到HBase数据库上。最后,该工具与Kettle进行了比较,证明了经该工具迁移后数据库在连接查询下的高效性。

Flash3D引擎的发展现状剖析及若干关键技术研究

目前已涌现出了许多性能和功能各异的Flash3D引擎技术,其在动漫游戏的应用非常引人注目。但尚未有对这些Flash3D引擎发展现状做深入而系统的剖析,围绕Flash3D的学术研究几乎是一片空白。对当前主流Flash3D引擎的发展现状进行了综述性的研究,横向分析比较了各主流引擎的功能与性能。同时,围绕着Flash3D引擎提出了若干关键技术。然后,介绍了我们课题组自主研发的Flash3D轻量级引擎的设计及其若干关键技术的初步成果。最后,展望了Flash3D引擎技术的未来发展趋势。

光图树：Web3D动态场景全局光照的协同实时渲染

针对于网页虚拟现实环境下的动态光照,在协同式实时渲染系统的基础上提出了一套集预存储、调度及优化为一体的协同实时渲染机制。该机制协助渲染系统在云端构建了基于视点信息的八叉树预存储结构"光图树"以保存和组织光照渲染信息。借助"光图树"以及用户的输入行为,机制引入了基于热度信息的光图组调度算法以提升渲染系统的传输效率。Web3D应用的测试结果表明本机制不但能够高效梳理数以千记的全局光照贴图,而且可以协助协同式实时渲染系统对动态场景光照加速重建。

AR辅助的基于HOG-SVM移动水稻病害智能分析与识别系统

针对传统病害识别系统存在拍摄环境要求高、样本数量要求多的缺点,设计了一套增强现实(AR)辅助的基于方向梯度直方图(HOG)-支持向量机(SVM)的识别方案。在较少素材量的前提下,由于诊断系统中引入AR技术辅助拍摄,在训练时长、识别速度以及平均精度上优于其他方法。以安卓终端为例,实现了AR辅助基于HOG-SVM的移动水稻病害识别系统,能够快速识别病害指导用户提高拍摄图片的质量。通过对批量图片进行病斑识别,分别从病害准确率、病害叶片检出率和病斑定位准确率3方面对病斑识别结果进行分析,最终得出,AR技术与基于HOG-SVM快速识别方案的结合能够在小训练样本前提下给出更快的训练结果和识别结果,且平均精度高于YOLO v3,SSD 512和FastR-CNN等深度模型,是一种比较合适目前移动端病害识别的方法。

一种SVM学习框架下的Web3D轻量级模型检索算法

随着Web3D技术的发展,对于互联网检索三维模型的需求越来越迫切,特别是基于草图的模型检索.本文对基于草图的三维模型检索相关技术进行了研究,提出了三维模型轻量化处理算法、基于支持向量机三维模型最佳视点选择算法.本文首先对模型进行简化处理,投影三维模型为多个视点图像.其次,使用支持向量机在草图数据集上学习规则,并根据规则进行相应的视点图像分类,获得最佳视点图像.再次,对视点图像提取梯度直方图特征并进行K-means聚类和索引,减少特征空间,获得三维模型的特征字典.最后,在开源数据集上进行相关的实验并对结果进行分析,相关结果表明方法具有很强鲁棒性、准确性.

基于单元重用机制的轻量化建模算法

给出了一种在三维模型中发现所有外形相同的模型单元并重用这些单元来构造轻量化模型的新方法。该方法不仅能有效地区别相同几何顶点而拓扑不同的模型单元,并且通过对模型单元进行对称不变性变换及其它优化处理,使相同单元的对齐效果和处理效率得到了进一步的提升。采用的体素化匹配方法对于PCA协方差矩阵退化情况具有鲁棒性,不需专门处理,并可以精确且高效地比较两单元。实验结果表明,该方法相比其他方法可以寻找出更多的可重用单元,速度上平均提升20倍左右,因此本方法在效果与效率上均好于已有的同类算法,并且很好的应用于模型轻量化。

基于FLASH的湛江虚拟旅游全景漫游与导航系统

探讨了基于FLASH的湛江虚拟旅游网上导航与全景漫游系统的构建以及各项关键技术,设计并实现了基于PV3D的全景浏览器,提出了基于Flash的旅游交通导航机制,对经典的A*算法作了改进,能够在网页上快速地计算出任意两个景点之间的最短路径,从而为自架车游客提供了最短路径导航服务;开发了管理维护性后台,对全景漫游、自驾车导航和公交车导航模块提供有效的增加、修改,删除信息。实际应用表明,该系统具有很好的跨平台、免插件、高效、扩展性和维护性。

基于FBS的卧室在线自动布局算法

针对室内布局计算时间较长、无法在网页上在线自动放置家具的问题,提出一种基于FBS(功能—行为—结构)的卧室移动网页在线自动布局算法.该算法从卧室家具的功能出发,分析其使用行为,确定家具摆放顺序,构建面向卧室布局的FBS模型.首先根据家具功能设计初始静态能量函数,然后针对用户在线家具编辑设计动态布局能量函数,并设计了增量式家具自动布局算法.实验结果表明,文中算法的布局结果与实际案例相符,其适应性、多样性与轻量性均良好,可达到网页在线卧室自动布局.