基于OpenSceneGraph的大场景三维浏览系统设计与实现

文中主要研究了基于OpenSceneGraph的大场景三维模型的建立、三维浏览系统设计与实现。首先在3DMax中建立场景中的独立模型,利用VirtualPlanetBuilder建立场景DEM模型,最后利用Visual Stidio和OpenSceneGraph设计并开发了大场景三维浏览系统,实现了三维场景模型的加载、浏览和漫游功能。

多光源照射下目标图像实时生成方法

由于地理位置、太阳、大气环境等因素限制,无法获取空间目标在各种姿态、光照条件、特别是激光、太阳和背景光共同作用下的实际成像。提出一种多光源照射下目标图像实时生成方法。该方法基于计算机图形学中纹理映射思想,采用现代图形显卡编程技术和帧缓存对象特性,在GPU(Graphics Processing Unit)端采用着色器语言实现多光源作用下目标亮度值高效计算和真实感增强;采用开源三维图形引擎OSG(Open SceneGraph)支持多种格式三维模型文件,提高与国产麒麟操作系统及常用战场态势显示软件的兼容性。仿真实验验证了该方法的有效性和优越性。

基于OSG的三维仿真平台的设计与实现

为了使仿真设计用户高效、快速地制作各类仿真应用系统,采用OSG(Open Scene Graph)技术,开发了一个实用方便的三维仿真设计平台(简称3DVR)。该平台在OSG基础上加以扩展,采用底层模块隐藏封装、模块整合等技术,构成一个使用更加方便的高级API函数库,在必要时可以使用底层函数进行二次开发。文中具体介绍了该平台各模块功能和特点、体系结构、相应关键技术以及应用实例,提供了一种可供进一步研发复杂仿真系统与应用的标准中间件的的方法,封装了各种通用的复杂仿真算法,使编程工作变得简洁明快。

应用水波弥散特性的舰船航迹三维可视化新方法

针对三维海洋仿真中舰船航迹再现的实时性与显示效果之间的矛盾,提出了一种应用水波弥散特性的可视化新方法.该方法将水面波的弥散特性应用到船首产生破浪的运动建模中,建立了简化的船行波粒子系统模型;然后根据船尾航迹的宽度距离扩散规律,建立了尾部航迹的粒子系统模型,并采用后续渲染技术实现跟海面的融合;最后基于开放场景图粒子系统,在VS2005平台对新方法进行具体实现.水声对抗仿真系统中的实际应用表明,新方法更符合物理运动规律,对整个系统帧速的影响小于1帧/s,有更好的实时性和显示效果.

基于开源场景图形的三维可视化与信息管理系统设计

对于产品虚拟装配的三维呈现过程中难以实现零件信息管理问题,结合电动车模型的拆装,提出三维可视化与信息管理技术融为一体的设计方案。首先,建立三维模型库,并根据电动车模型的拓扑结构和辅助信息,如零件的材质、型号等,建立信息库;其次,读取信息库中零件与子装配体间的父子关系信息建立目录树,根据子装配体与场景树均为"多叉树"组成结构的原理进行子装配体的三维呈现,再对子装配体的各个节点设置动画完成拆装呈现;最后,采用多线程方法将电动车配件信息管理与可视化有机结合,实现支持三维的拾取交互查询和检索定位查询等功能。系统以世纪鸟电动车进行验证,实现了三维可视化技术与信息系统相融合,能快速有效地为电动车的三维呈现和虚拟装配提供技术支持。实例验证表明,所设计系统可以有效地将零件的信息管理融入到虚拟装配的三维可视化中。

三维模拟驾驶仿真系统的研究与实现

为了解决模拟驾驶仿真系统中开发成本昂贵、缺乏二次开发特性等问题,研究并实现了一种结合3DMAX建模软件、开放源代码的Newton物理引擎和OSG图像渲染引擎的三维模拟驾驶仿真系统。硬件系统采用多传感器融合技术来采集驾驶员模拟驾驶时的操作行为,软件系统根据所采集的操作数据实现对车辆的运动和碰撞反应的控制以及对场景视角的切换。实验结果表明,该方法具有软件开发成本低,场景逼真度高,动态效果好等特点,可以满足对驾驶员的驾驶行为进行记录并分析的需要。

基于力反馈的虚拟拆卸系统关键技术研究

在虚拟拆装系统的研制过程中,一般要求设计的系统具有尽可能好的"沉浸感",除了给用户良好的视觉感受外,应尽可能多的增加其它感官感受,例如触觉等。因此,对于力/触觉反馈的研究就变得尤为重要。该文在对PHANTOM Omni力反馈装置工作原理分析的基础上,运用VC++与OSG相结合,实现了虚拟物体的拾取和交互式移动,针对典型机械装备,开发了基于力反馈的交互式虚拟拆卸系统。使维修人员对机械产品和维修场景产生最直接的感受与真实的操作体验,提高维修人员的维修质量和效率,降低训练成本。

osgEarth在三维GIS开发中的研究与应用

针对通用三维GIS平台开发提供了一种基于开源跨平台三维GIS渲染引擎osgEarth的技术方案,并对其中大地形三维模型实时生成和加载、LOD分页数据等关键技术展开了研究。分析了osgEarth的特点和数据加载流程,结合实际项目应用介绍了平台方案的实现及效果,对于工程实践有一定的指导意义。

基于OSG的虚拟校园漫游系统的设计与实现

基于OSG实现了北京信息科技大学北京机械工业学院的校园漫游系统,可以以多种方式和路径漫游实现自动和手动漫游,并且可以设定背景特效,具有场景定位功能。结合OSG技术阐述了其系统功能结构及关键技术,提出了针对漫游系统在建模中容易犯的错误,并且讨论了OSG编程过程中出现的内存泄漏问题的解决方法等。

虚拟场景的管理及其在OSG中的应用

虚拟场景是虚拟现实应用中必不可少的部分,但是由于其构成的复杂性使得对它的管理和编辑非常困难。在构建虚拟现实引擎时,如何更好地组织和管理虚拟场景对加快显示速度以及提高场景编辑效率都非常重要。本文论述了利用OSG提供的管理方式组织虚拟场景的方法,对工程实践有一定的参考意义。

基于OSG的视点跟随技术在船舶驾驶仿真系统中的应用

针对视景仿真中视点跟随技术开发的难点,详细分析了物理模型运动的矩阵计算原理,利用OSG三维渲染开源平台,借助船舶驾驶航行系统实现了两种第一人称漫游,即视点跟随键盘响应事件与视点和跟随节点的完全联动.重点介绍了视点跟随完全联动原理,指出此视点跟随方法更加接近真实世界,此第一人称视点跟随效果,包括无风浪情况和有风浪情况的视点跟随,使得此项技术应用范围拓展到几乎所有的仿真视景漫游程序的开发中.

基于OSG的船桥碰撞检测技术仿真

为进一步提高船舶操纵模拟器的真实性,使其更加有效地应用于港航论证和船舶操纵模拟培训中,业界一直致力于研究较为关键的模型碰撞检测技术。在介绍船舶操纵模拟器视景系统、Multigen Creator三维场景建模技术和OSG三维场景渲染技术的基础上,通过分析多种包围盒技术并比较其优劣,在满足精度要求的前提下,选取轴向包围盒技术分别构建船舶和桥体的碰撞检测包围盒,并提出相应的检测算法及优化方案,最后成功应用于船舶操纵模拟器的视景系统中。

水下战视景仿真系统建模及实时场景渲染方法

针对水下对抗建模中随机误差加入的合理性及复杂环境实时细致再现的问题,提出了一种基于高层体系结构(high level architecture,HLA)和军用仿真平台Flames构建一个可定制、可重用的水下对抗视景系统的设计方法,引入基于分形布朗运动(fractional Brownian motion,fBm)特征约束的随机误差来构建仿真模型,同时开发出基于开放场景图(open scene graph,OSG)视景引擎的海面和水下空间,充分利用图形处理单元(graphicprocessing unit,GPU)实现海面和海底地形等的快速纹理映射及渲染。该系统能适应潜-舰、直升机-潜等多种水下对抗样式的视景仿真需求。实际应用结果表明,该系统具有较好的实时性和视觉效果。

基于OSGEarth的城市三维地物模型组织与调度研究

基于OSG开源工程采用可见性裁剪、LOD与动态调度等技术,分别对静态加载模型、静态加载LOD模型、动态加载和结合四叉树动态加载、瓦片式动态加载等进行试验分析,研究了城市三维地物模型的组织与调度方式,实现了基于OSGEarth城市三维场景构建,取得了良好的效果,为城市三维信息服务平台的建设提供空间框架和理论支持。

面向应用的倾斜摄影实景三维数据软件开发技术研究

针对倾斜摄影实景三维数据,从面向用户需求的角度,通过具体业务功能的实现,分析了基于Open SceneGraph与商业平台软件API两种开发方式的关键技术,完整比较了两种研发方式的技术特点。对推广倾斜摄影测量技术、扩大其成果应用范围具有良好的借鉴意义。

西科大临潼校区三维虚拟校园系统设计实现

针对西科大临潼校区宣传的需求,基于3D Max和OSG设计实现了一套临潼校区三维虚拟校园系统。首先,应用3D Max对整个临潼校区进行三维建模,提出了一种大规模建筑物场景的划分建模方法。然后,基于VS2005和OSG对临潼校区三维虚拟校园系统进行设计实现,提出了一种自主漫游碰撞检测方法,并实现了自动路径场景定位功能。应用结果表明,该系统达到了实时三维交互需求和预期显示效果。

基于OSG的飞行视景仿真平台开发

OSG(Open Scene Graph)是一个出色的视景仿真开源软件包,基于OSG可以开发高拟真度低费用的飞行视景过程。但是由于OSG是基础类库,因而有必要对其进行二次开发以降低视景过程的开发难度和开发周期。首先论述了OSG的体系结构,并依据装配式的视景仿真生成思想,设计了基于OSG的飞行视景仿真软件平台FSS的顶层结构体系。基于该顶层设计,实现了软件的开发,通过示例可以看出,在FSS上可以简单、快速实现飞行视景过程的创建,从而大幅度降低了飞行视景仿真过程开发的周期和难度。

动态角色体系结构与算法研究

引入新一代动态角色系统概念构建VR仿真场景。首先提出了动态角色层概念,解决了传统方法中存在的接口混乱,资源浪费等问题;然后,通过虚拟环境编辑器管理和构建虚拟角色,将其摆放到合适的位置。并具体介绍了动态角色体系结构(动态角色库管理器、动态角色代理器以及工程项目)和工作流程,系统中属性库更新通过OSG(Open Scene G raph)编程实现(给出了实例飞机飞行计划模拟的方法和流程图),软件研发成果可以通过这样的动态角色系统得到很好的保障。

一种非圆齿轮虚拟插齿加工建模及切屑方法研究

非圆齿轮因其节曲线为非圆形,加工过程复杂,加工仿真困难。针对一种非圆齿轮的加工,实现了从毛坯到成品的虚拟插齿过程仿真,即按照事先编制的G代码(即数控程序),驱动虚拟插床有序去除虚拟毛坯材料。通过对毛坯模型进行离散化,在切割过程中不断从场景中移除切屑材料节点实现加工仿真;通过树状场景图结构搭建虚拟加工环境;数控插齿加工过程复合运动的协调运作,实现了基于G代码的加工过程运动仿真。采用Visual Studio 2008作为开发平台,结合OSG(open scene graph)图形库,再现了加工中工件的成型过程,为产品加工过程提供了有益的参考。

基于OSG的分形L-系统三维树木仿真

对现实中的树木结构进行研究,在L系统的基础上对字符集进行扩展,设计了更加丰富的树木L文法描述,提出了比较符合树木生长过程的几何幂衰减规律,并结合图形渲染引擎OSG(open scene graph)实现了三维树木的树干部分的绘制。通过给树木的树干部分添加纹理、绘制树叶并给树叶添加阴影,使得绘制的树木更加真实自然。将绘制的树木作为一个节点加载到虚拟场景中,增强了虚拟场景的真实感。