基于OBB层次结构碰撞检测的改进算法

方向包围盒(Oriented bounding box:OBB)的构造以及包围盒的相交测试的计算量都比较大,严重影响了在模拟、仿真的应用,尤其是有变形物体的场景。引入近似凸包的思想提出一种快速构造方向包围盒算法,很大程度上减少了构造方向包围盒(OBB)层次结构的顶点数,改进后的算法在降低构造层次结构时间的同时,对方向包围盒的紧密性代价几乎没有影响,在有些时候还提高了包围盒的紧密性。在包围盒相交测试方面,提出了一种基于简单测度的相交预判方法,该算法在检测过程中省去了大量包围盒的相交测试计算,提高了相交测试的速度。最后将两种改进算法联合的碰撞检测框架与常用的基于均值和协方差矩阵的包围盒构造和基于分裂轴的算法进行比较,证明了算法具有高效性。

一种基于混合采样的雷达作用范围三维建模方法

针对雷达作用范围二维表现方式的不足,提出了一种基于混合采样的雷达作用范围三维建模方法。以雷达方程为基础,通过地形分辨率网格确定雷达方位角方向的采样步长,使雷达模型对不同精度地形具有自适应性。以雷达的3dB特征点为基准,对雷达俯仰角进行分区域采样,在保证模型外形与雷达特征属性一致的同时有效减少了绘制点的数目。实验结果表明,基于混合采样的三维建模方法不仅能快速、准确完成雷达三维建模,而且能更加直观地展现雷达探测范围。

颅底良性肿瘤压迫周围血管的有限元力学模型

在肿瘤切除手术或肿瘤放射治疗之前对肿瘤引起的周围血管和神经的位移和形变的评估和预测极重要。为模拟良性肿瘤生长对周围血管的影响,用细胞自动机方法模拟肿瘤生长,根据四面体各个顶点是否属于肿瘤体的各种情况对肿瘤几何模型进行网格化、并建立有限元力学模型。对颅底局部连续切片图像重建三维几何模型,提取血管模型并按曲率的相对值自适应细化血管网格,建立薄壳力学模型。通过碰撞检测得到血管和肿瘤的接触点集并施加大小相等方向相反的外力,以模拟生长过程中肿瘤与血管相互力的作用。模拟实验表明,在肿瘤生长过程中血管和肿瘤各自发生弯曲和形变与实际情况基本一致,实验模型可以在一定程度上预测肿瘤生长情况及其对周围组织的影响。

草地场景碾压效果模拟

草体作为自然场景的一种重要元素,数量众多、覆盖范围广,很难实现实时模拟。针对已有方法存在的问题,提出了一种草体碾压效果模拟方法。利用混合式表达方式构建出大规模静态草地场景,采用基于GPU的实时碰撞检测算法和受力向量传播机制计算视点近处草叶的受力和形变,通过调整布告板斜率模拟中远距离草丛变形。为消除混合式表达方法带来的跳动现象,实现了一种层间动态过渡策略。实验结果表明,该方法能模拟出逼真的草体碾压效果,同时有效弥补了传统算法的缺陷。

镫骨肌声反射的建模与仿真初探

为了进一步研究镫骨肌声反射的非线性行为，采用控制论的方法对同侧声反射进行了数学建模。针对镫骨肌声反射的声导纳变化曲线，建立声反射动态系统的微分方程，进一步推导出相应的传递函数。该数学模型能描述声反射的潜伏期、上升过程、适应过程等现象。计算机模拟结果表明，多个频率的实验数据与仿真结果都比较一致。

基于Cult3D的交互式虚拟内耳显微解剖

Cult3D是一个实现基于普通电脑的交互式人体结构三维显示的有效平台。在对内耳结构三维数据处理的基础上,使用Cult3D Designer编辑器,采用组织事件、动作与对象的关联的编程手段实现了对内耳三维对象的复杂交互动作控制,完成基于普通电脑的交互式虚拟内耳显微解剖浏览系统。