Infrared image simulation of ground maneuver target and scene

Infrared scene simulation has extensive applications in military and civil fields. Based on a certain experimental environment,object-oriented graphics rendering engine（ OGRE） is utilized to simulate a real three-dimensional infrared complex scene. First,the target radiation of each part is calculated based on our experimental data. Then through the analysis of the radiation characteristics of targets and related material,an infrared texture library is established and the 3ds Max software is applied to establish an infrared radiation model.Finally,a real complex infrared scene is created by using the OGRE engine image rendering technology and graphic processing unit（ GPU） programmable pipeline technology. The results show that the simulation images are very similar to real images and are good supplements to real data.

神经辐射场多视图合成技术综述

如何从图像中渲染出较为真实的虚拟场景一直是计算机图形学与计算机视觉领域的研究目标之一。神经辐射场是一种基于深度神经网络的新兴方法,它通过学习场景中每个点的辐射场来实现较为真实的渲染效果。通过神经辐射场不仅可以生成逼真的图像,而且可以生成具有真实感的三维场景,在虚拟现实、增强现实和计算机游戏等领域有着广泛的应用前景。然而,其基础模型存在训练效率低、泛化能力差、可解释性不足、易受光照和材质变化影响以及无法处理动态场景等问题,在某些情况下无法获得最佳的渲染结果。大量基于此研究的工作陆续展开,且在效率和精度等方面都取得了出色的成果。为了跟踪该领域最新研究成果,对近年来神经辐射场领域的关键算法进行回顾和综述。首先介绍了神经辐射场的产生背景及原理,对后续关键改进模型进行分类探讨。主要涵盖以下几个方面:对神经辐射场基本模型参数的优化,在渲染速度与推理能力方面的提升,对空间表达和光照能力的改善,针对静态场景相机位姿估计与稀疏视图合成方法的改进,以及在动态场景建模领域的发展。对各种模型的速度与性能进行分类对比与分析,并简要介绍了该领域主要模型评估指标与公开数据集。最后对神经辐射场未来发展趋势进行展望。

基于神经渲染的数字孪生资产快速场景几何建模与检索方法

虚实融合是数字孪生技术的典型特征,数字孪生的虚拟场景大多通过几何建模技术来实现。为解决场景几何建模的自动化程度较低。过于依赖人工,导致成本高昂且效率低下的问题,提出一种数字孪生几何场景构建方法。引入神经渲染技术采集物理实体的点云数据,然后设计一种基于深度学习的点云模型与3DCAD模型语义映射的方法,用于基于数字孪生几何模型资产库的3DCAD模型检索。最后建立训练数据集并构建数字孪生几何模型资产库进行实验验证。通过对比实验和退役电池拆解案例验证:与其他的数字孪生场景几何建模方法相比,该方法具有更低的成本和更高的效率。

数字孪生流域三维数据底板建设研究及应用

三维数据底板是流域数字化映射的成果,更是数字化场景构建、智慧化模拟迭代的基础。为厘清三维数据底板建设的技术逻辑,系统性地阐述了三维数据底板的定位、建设任务和技术路线图,重点对建设过程中的海量数据融合、数据轻量处理、场景渲染发布、数据可视可算、数据共享共建等关键技术问题展开深入全面的论述,分析技术难点、解决路径和具体方法。基于以上研究,以浙江省曹娥江数字孪生流域为例,运用BIM+GIS等技术构建L2、L3三维数据底板,以三维数字化场景支撑流域“四预”可视化模型应用。相关成果对类似数据底板建设具有借鉴意义。

大规模三维场景光线追踪渲染方法综述

光线追踪是目前最常用的真实感渲染算法,在三维动画、虚拟现实、数字孪生等领域发挥着巨大作用.随着人们对场景呈现精度和质量的要求不断增加,大规模场景光线追踪渲染方法受到了广泛关注.文中对大规模场景光线追踪的相关工作进行综述,并从多个角度对各类方法进行分析.首先从场景数据压缩和场景数据分解2个方面简述了大规模场景的数据组织方法;然后回顾了内外存调度光线追踪方法,并分析了LOD在该类方法中的应用;接着介绍了分布式光线追踪方法,并将其分为屏幕空间并行、数据并行和混合并行3类进行分析对比;最后,总结大规模场景光线追踪的研究进展,分析现有方法在数据存储、数据访问、渲染质量、渲染速度等方面的问题,并指出可能的未来研究方向,包括基于神经网络的场景数据压缩、实例化场景数据分解、计算热点预测、自适应分布式策略等.

基于MR混合现实技术的应急仿真应用系统设计

为避免灾难发生时因经验不足导致慌乱而造成更大的损失,使用混合显示技术设计一种应急仿真应用系统。硬件设计中使用蓝牙适配器作为无线网络传输的工具;软件设计中基于混合现实技术重建虚拟现实场景,对图像进行降噪处理,计算各像素点的3维坐标,实时更新粒子位置,对其进行可视化渲染,并获取粒子在混合现实场景渲染下的位置坐标,混合现实视线下的投影距离;对应急逃生路径规划设计一种路径规划算法;在仿真场景的物理模型下,获取应急疏散模拟结果。结果表明:该仿真系统具备实用性,能够完成应急演练时的数据收集与分析。

动态场景渲染下舰艇模拟训练实验室虚拟重建

为了舰艇模拟训练的视景动态跟随三维逼真度,通过对舰艇模拟训练实验室虚拟重建设计,提高辅助训练效果,提出基于VR的动态场景渲染下舰艇模拟训练实验室虚拟重建方法。在多武器平台的模拟海战场景下构建舰艇模拟训练实验室的三维背景场景分布模型,在分布式虚拟训练环境下采用Multigen-Creator三维重构方法建立舰艇模拟训练实验室的三维实体结构模型,通过动态场景渲染方法实现对实验室虚拟重建过程中的分离面裁剪和纹理动画序列重组,构建舰艇模拟训练的三维视景场的VR仿真模型,实现对舰艇、来袭武器、拖曳体以及舰艇尾流的建模和模拟训练实验室的三维虚拟重建。仿真结果表明,重建的舰艇模拟训练实验室具有很好的视景仿真和作战模拟训练的动态数据分析能力。

3D场景渲染技术——神经辐射场的研究

神经辐射场(NeRF)是一种面向三维隐式空间建模的深度学习模型,在表示和渲染三维场景领域具有重要价值。然而由于神经辐射场算法训练过程复杂、需要大量的计算资源和时间等,其可用性和实用性受到一定限制,如何针对神经辐射场的痛点问题进行优化是当前计算机视觉等领域研究的热点之一。此研究旨在对神经辐射场的优化和应用进行全面综述。首先,在深入解析神经辐射场基本原理的基础上,从渲染质量、计算复杂度、位姿等方面对现阶段神经辐射场的优化情况进行概述;其次,列举神经辐射场应用状况,为未来更高效和实用的算法优化设计提供参考;最后,总结神经辐射场的优势与局限性,并提出未来可能的发展方向,以期发挥神经辐射场在三维渲染、场景合成等方面的巨大潜力。

基于VR技术的室内物体可视化建模设计

室内物体建模过程中,每一项建模参数的确定与调整都需要经过大量计算,使得室内物体可视化建模时间较长。为了提高建模效率,提出基于虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术的室内物体可视化建模方法。通过标定后的三维扫描仪和相机采集室内物体图像,并通过二值化处理提取物体边界轮廓,依据双目感知原理,建立以加强真实感为核心的可视化视觉通道,运用VR技术构建三维虚拟场景,在虚拟场景内运用多层次细节模型构建室内物体3D几何模型,并通过VR交互处理实现对建模参数的智能调整,结合缓慢剔除算法和体绘制方法对模型进行渲染处理,完成物体可视化建模。实验结果表明该方法每个建模阶段平均耗时3 s,总建模时间为18 s,满足了可视化建模时效性要求。

基于3D数字孪生技术的通信网络可视化方法

为实现对网络通行状态的可视化感知,引进3D数字孪生技术,对通信网络可视化方法展开设计与研究。收集与通信网络相关的数据,包括设备信息、拓扑结构、流量数据、实时监测数据等,进行通信网络运行场景的渲染;根据渲染后通信网络运行场景,掌握邻近节点之间的引力与斥力,以此计算通信网络节点间流量作用力;根据节点之间的流量数据,构建一个流量矩阵,以此实现通信网络可达节点通信强度可视化模型的构建。实验结果表明:设计方法不仅可以实现对通信网络的可视化,还可以实现对网络运行中通信信号强度的精准感知。

乡镇级国土空间规划三维展示系统设计实现及应用

传统文件式国土空间规划方案在展示上存在不直观、缺少交互性及空间立体位置关系。针对该问题,文章将实景三维技术应用于国土空间规划,围绕乡镇级国土空间规划展示的重点内容,从数据处理、服务发布及功能研发等方面,开展系统的设计与研究。基于Cesium渲染引擎,构建了乡镇级国土空间规划三维展示系统,并开展了实地应用,验证了系统可行性和展示效果,可为实景三维技术在国土空间规划中的应用提供参考。

基于Vega的视景驱动软件的分析与设计

针对在Windows NT平台上开发基于Vega的视景驱动软件中所遇到的问题,该文从面向对象的软件分析与设计、可复用面向对象的软件技术——设计模式以及Windows的核心机制等诸多方面进行了逐步的分析与设计,并最终给出了一种妥善的通用解决方案。

飞行模拟器视景系统的设计与实现

飞行模拟器视景系统是飞行模拟器的重要组成部分,和其它视景系统相比飞行模拟器视景系统具有其自身的特点,包括场景覆盖范围大、涉及的场景对象复杂、视场角较大、对虚拟环境模拟和系统实时性要求较高等特点。针对于这些特点以及整个模拟器应用对视景系统的要求,对飞行模拟视景系统的视景数据库、多通道组网结构以及仿真程序进行了设计,给出了基于Creator/CTS/VegaPrime实现整个系统的开发流程,并对系统实现中的关键技术,包括多通道同步技术、大场景数据库的调度和实时绘制技术、环境模拟技术等进行了较为深入的研究。整个视景系统应用于飞行模拟器平台,实现了对于飞行模拟视景系统特定功能和性能的要求,能够在保证实时性要求的前提下达到预期的视觉效果。

虚拟现实与城市规划

讨论了虚拟现实技术在城市规划中的应用 ,并结合实际开发经验 ,对虚拟环境下用户界面设计、视景建模、实时渲染、交互式漫游、音效等有关技术进行了探讨。

基于嫦娥一号CCD相机和激光测距数据的月球三维可视化系统

嫦娥一号成功地获取了月球表面高分辨率和高清晰的地形和影像数据,为建立全月球三维场景的可视化提供了真实而丰富的数据源.通过分析大规模空间数据的三维可视化,介绍了所设计和实现的月球三维可视化系统的功能、体系结构和工作流程,并对系统的关键技术进行了重点讨论.实例结果表明,月球三维可视化系统在空间数据可视化建模、栅格数据和矢量数据的组织方式、极区数据的三维表现,以及数据的动态调度和三维场景的实时渲染技术等方面都有独特的解决方案,实现了全月球大规模数据的无缝组织、高效访问和无缝浏览.

基于Vega的实时场景渲染技术研究

视景仿真因其能够帮助人们建立一个具有身临其境的沉浸感 ,能与复杂系统进行交互 ,并能促进构想与创造环境 ,而成为社会各个应用领域发展中不可或缺的高科技手段。Vega用于虚拟现实和实时视景仿真软件的开发 ,提供了快捷和很容易就可构造出复杂应用程序的手段 ,可以很好地实现视景仿真的实时场景渲染 ,使虚拟场景更加逼真 。

大规模海浪场景的真实感绘制

针对计算机图形学中大规模海浪场景绘制的难题,提出一种实时绘制高真实感海浪的方法.首先提出同心圆网格模型来模拟海浪表面;然后利用基于GPU的快速傅里叶变换方法生成海浪高度图,并模拟了Choppy波,减轻了磁砖效应.分别采用立方体纹理映射、平面反射及Phong镜面反射技术模拟海面对天空、景物、太阳的反射效果,并在海面的折射效果中考虑了海水深度的影响.最后模拟了海浪中的泡沫以及景物在海面上的阴影效果.该方法已成功地应用在航海模拟器中.

视景图形绘制方法生成航海雷达图像关键技术

针对扫描线与岸线求交算法生成的航海雷达图像物标间遮挡关系不明确、陆地内部回波缺失问题,提出利用着色器程序计算雷达探测距离,通过绘制视景图形并提取帧缓存数据来生成仿真雷达图像。该方法利用纹理映射实现快速坐标转换和消除仿真图像的死点现象。对仿真图像中回波不连续问题进行了分析并提出了缓解措施。视景图形绘制方法生成雷达图像避开了求交计算的瓶颈,仿真结果表明,生成的雷达图像质量较现有模拟器有显著提高。

一种协同渲染环境下的场景管理策略

随着计算机图形学和虚拟现实技术的发展,场景的实时渲染逐步成为计算机图形学中一个令人关注的重要问题,而各种高沉浸感虚拟现实环境的出现使得多场景的协同实时渲染成为必要。因此,为实现多场景的协同实时渲染,提出并实现了一个协同渲染环境,并对其中采用的场景管理技术进行研究,采用八叉树和场景树相结合的方法对场景中的静态和动态实体分别进行管理,以此为基础,实施了场景管理与绘制相分离的策略。实践证明,利用这种场景管理的思想,结合通信机制,能实现多场景间的协同实时渲染,从而验证了这种场景管理思想的有效性。

大规模复杂场景交互绘制技术综述

大规模复杂场景的快速绘制是虚拟现实、实时仿真和三维交互设计等许多重要应用的底层支撑技术,也是诸多研究领域面临的一个基本问题.随着近几年三维扫描和建模技术的飞速发展,三维场景的规模和复杂度不断增大,大规模复杂场景的交互绘制受到了国内外研究者越来越多的重视并取得了一系列研究成果.首先简要回顾了大规模复杂场景交互绘制的研究进展情况;然后通过对其中涉及的主要关键技术进行总结分析,并对国内外典型的绘制系统进行比较和分类,阐述了大规模复杂场景交互绘制的主要研究内容,给出了大规模复杂场景交互绘制系统所应包含的基本组成部分和一般框架;最后对今后的发展方向做出了展望.