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。

基于OSG的三维实时场景模拟系统的研究

以雷达目标信息的三维实时显示为背景,文章在OSG框架下研究了三维实时场景模拟的关键技术,包括三维场景的组织和管理、实时显示与更新、交互漫游以及三维地形的生成。结合MFC实现了三维实时场景模拟系统,应用于雷达目标信息的三维显示领域,效果良好,在未来信息战争环境下有着重要的应用价值。

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。

基于OSG和Bullet的船舶碰撞响应三维仿真

针对目前在航海模拟器中缺少对船舶碰撞响应的三维仿真,提出在航海模拟器中基于开源场景图形(Open Scene Graph,OSG)渲染引擎开发的三维视景中加入Bullet物理引擎的技术方案.根据刚体动力学、接触与碰撞动力学和能量守恒定律,基于Bullet刚体碰撞响应模型,建立船舶三维碰撞动力学模型;运用Projected Gauss-Seidel迭代算法,得到碰撞后船舶实时的六自由度位置姿态参数;根据碰撞检测阶段获取的碰撞点位置参数,实时绘制划痕并添加爆炸特效.该方案已成功应用于航海模拟器视景系统中,渲染效果良好.

基于OSG的电子沙盘系统的研究与实现

结合"山西省水利工程规划电子沙盘"实例提供了一种基于开源跨平台三维渲染引擎OSG的电子沙盘系统开发方案,并对其中场景结构的组织和管理、大地形建模和立体显示等关键技术展开了研究。分析了地形建模工具VPB的工作机理及生成IVE模型的分页细节层次结构,提出了一种模拟飞行的场景切换模式的实现方法。所开发出的系统具有海量模型库迅速加载、矢量文字图片显示、多种场景漫游方式并存等特点,对于工程实践有一定的指导意义。

基于OSG和Bullet的海上消防三维仿真系统

针对海上消防实训困难,费用昂贵的问题,基于开源场景图形(OpenSceneGraph,OSG)渲染引擎和Bullet物理引擎开发了海上消防三维仿真系统。设计中使用事故船舶视口和消防船舶视口双视口的观察形式来增强仿真效果;运用OSG粒子系统模拟实现爆炸失火和消防水柱的粒子效果;通过实时计算火焰和水的粒子参数并根据碰撞力学运用Bullet检测水粒子和火源的碰撞,从而来实现对火势的控制。实验结果表明,OSG和Bullet的结合实现了实时控制粒子系统来模拟消防场景,并具有逼真的仿真效果。上述仿真系统使受训人员在近似实战的环境中训练,提高训练效率,实现训练数字化,降低训练成本,同时提升受训人员的灭火救援和指挥决策能力。

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。

基于OSG的飞行仿真系统视景平台的研究与开发

分析了飞行仿真系统的特征,并对其应用需求进行分析,在此基础上完成了系统视景平台的规划与设计。采用OpenSenceGraph(OSG)开源场景图形库对视景平台进行开发,针对需求分析实现了飞行仿真系统视景平台各模块的基本功能。

基于OSG三维引擎的数字地球模型设计与实现

针对三维数字地球模型的建设需求,结合场景图形管理技术和软件构件化设计思想,进行了面向实际工程应用的三维数字地球模型框架结构设计和关键技术及解决途径分析。该模型将三维地理信息、虚拟现实、粒子效果、立体声效、流媒体视频等进行一体化集成实现,便于适应复杂环境的模拟、分析和监视,应用前景广阔。

基于OSG的三维数字地球引擎设计与实现

针对三维数字地球引擎的建设需求,结合场景图形管理技术和软件构件化设计思想,进行了面向实际工程应用的三维数字地球引擎框架结构设计和关键技术及解决途径分析。该引擎将三维地理信息、虚拟现实、粒子效果、立体声效、流媒体视频等进行一体化集成实现,便于适应复杂环境的模拟、分析和监视,应用前景广阔。

开源BIM理念及其系统构建设想

在回顾与总结BIM发展历程的基础上,综合分析各比较有代表性的BIM学派对BIM技术在项目全过程管理中实现途径的研究与预测,提出了开源BIM理念,阐述了BIM技术从传统工作模式转型升级为开源工作模式的意义与价值;利用开源场景图形进行了开源BIM核心软件——用户平台系统构建,对开源BIM应用进行了初步探索.简述了用户平台系统的系统框架和构建设想,分析了该系统基础数据层、应用模块层、可视交互层等三个层次之间的关系,以及如何在系统构建中实现开源BIM管理的目标.

基于OSG的爆炸装置拆除视景仿真及关键技术

针对爆炸装置拆除过程三维视景仿真的实际训练需求,方案采用虚拟装配和游戏引擎的设计思想,提高真实性和快速性,借助于开源场景图形(OpenSceneGraph,OSG0和数据手套、位置跟踪器等虚拟现实设备,建立仿真数据模型,解决了场景中的虚拟手交互、碰撞检测、节点建模关键技术问题,最后实现仿真模拟程序,完成了虚拟手对爆炸装置模型的实时控制,准确再现了排爆过程的细节。实验结果表明,方案具有仿真度高和易于操控等特点,能使用户快速掌握爆炸装置的基本结构和拆除方法。仿真系统能使训练的周期缩短至原来的40%,同时增强了排爆时的沉浸感。

基于GPU的动态天空场景仿真

针对三维天空场景仿真中出现的场景实时性和真实性不能满足用户的需求等问题,提出了基于GPU(graphic pro-cessing unit)的动态天空场景仿真方法。在开源场景图形系统(OpenSceneGraph)开发平台上,使用基于物理的方法计算出一天中不同时刻天空的背景色;采用shader技术,用OpenGL着色语言(GLSL)在GPU上对云、太阳进行模拟;针对太阳的位置,绘制出具有真实感效果的光晕。实验结果表明,该仿真方法可以绘制出具有动态效果的、天空颜色能平滑过渡的天空场景,并且真实感强。

一种基于OSG的海量地形快速渲染方法

针对海量地形数据实时渲染,本文采用开源跨平台三维渲染引擎OSG(Open Scene Graph)技术,设计了一种海量地形快速渲染方案。文中对场景结构的组织和管理、LOD调度等关键技术展开了研究,分析了生成IVE三维模型的分页LOD层次结构,提出了一种海量地形快速渲染的实现方法。试验结果实现了海量地形数据的实时加载、距离坡度测量、多种场景漫游方式以及水淹分析等功能,对工程实践有一定的指导意义。

OSG的视景漫游技术研究

虚拟现实技术的发展使得大量开源和商业图形图像引擎相继出现,而Open Scene Graph(开源三维图形引擎)越发得到国内外爱好和研究仿真学者的青睐。虚拟场景是虚拟现实技术应用中必不可少的部分,而场景漫游和碰撞检测又是虚拟场景的核心技术,其效果的好坏直接影响整个虚拟场景的真实感。文中阐述了OSG的基本特点、核心库及其结构,结合Visual C++编程语言,实现了一个虚拟校园漫游模型,分析了实现此模型的漫游设计,通过从不同角度、距离、方位来观察和操作场景中的某一物体,从而给使用者以沉浸式的效果。同时,采用直线求交器的碰撞检测方法,模拟了学生在遇到障碍物时,发生碰撞停止运动防止穿过物体的过程。利用OSG三维图形引擎,明显改善了三维场景渲染对硬件的需求以及开发难度。

基于OSG的粒子特效仿真研究

针对虚拟现实领域中特殊天气、战斗等场景中需要雾、雨、云、火焰、爆炸等场景特效来提高场景逼真度与兼顾渲染实时性的问题，提出采用基于OSG的粒子系统特效。本文在分析粒子系统实现原理的基础上，利用Open Scene Graph（OSG）2．8．2开源场景图形开发库建立粒子特效系统模块，从而有效地解决特殊场景中对粒子效果的要求。给出一个飞行场景中降雪效果的示例，通过分析帧速率等指标说明OSG可以快速绘制粒子系统。试验结果表明，基于OSG的粒子特效能够很好地满足虚拟现实中对粒子特效逼真度和实时性的要求。

船舶机舱虚拟环境中虚拟手的介入操控

为研究船舶机舱中虚拟手技术的应用,根据人体仿生学原理,在船舶机舱虚拟环境系统中进行虚拟手介入操控.针对数据手套多关节的特点,根据关节运动数据的变化,得出手指位置的校正方法,建立能满足人手在虚拟场景中运动映射的虚拟手驱动程序.通过将开源场景图形(OSG)程序嵌入MFC,采用相交矢量的碰撞检测方法和映射投影法,实现三维船舶机舱虚拟场景的调用与操控,形成人在船舶机舱场景中漫游与对虚拟设备对象进行介入操控的交互效果,使虚拟环境中介入式操控更加逼真.

基于Perlin噪声的动态水面实时渲染

提出了基于Perlin噪声的动态水面实时渲染方法。采用开源场景图形系统(OpenSceneGraph)技术对水面大小以及水面周围的场景进行绘制。采用可编程管线技术,用OpenGL着色语言(GLSL)产生随机数通过余弦插值法生成不同频率的纹理再叠加生成Perlin噪声纹理。对生成的Perlin噪声纹理进行采样,得到水面的扰动情况。把水面扰动与水面反射结合起来,生成更加逼真并且实时的水面,在满足实时性的条件下大幅提高了三维场景中水面的逼真性。

虚拟现实技术在跑步机中的设计与实现

鉴于传统跑步机的锻炼模式的单调性、乏味性,提出了基于虚拟现实技术的跑步机仿真系统的总体设计方案。讨论了通过跨平台的开源场景图形接口(OpenSceneG raph,OSG),结合3D sMAX建模平台,以及MFC框架,构建融合了虚拟化身的大型三维跑步场景。着重描述了虚拟化身实时运动算法,实现健身者与虚拟场景之间的动态、实时的交互。实验结果表明,设计方案高效可行且实用性强,并可被广泛地应用到其他健身器械中。

基于PC集群多通道视景仿真系统的设计与实现

使用PC集群实现了多通道视景仿真,在给用户带来较大的视野和强烈沉浸感的同时可以得到较高的性价比。针对基于PC集群多通道视景仿真系统的系统框架进行了研究,使用OSG三维图形渲染引擎,提出了一种基于投影变换的分屏方法,并应用于基于PC集群的多通道视景仿真系统。实验结果表明与旋转视锥体方法相比该方法改善了在通道交界处产生"偏折"的现象,能够灵活、简便地进行分屏,方便地达到扩大视野或获得更大的显示尺寸的目的,保持了视景仿真中多通道视景和交互的同步并保持了画面的流畅。