飞行器大数据量CAD模型分割与剔除算法

提出了飞行器大数据量CAD模型快速SAH(Surface Area Heuristic)分割算法,并通过层次包围体树BVH(Bonding Volume Hierarchy)加速视锥剔除;利用GPU精确遮挡查询剔除视锥体内被遮挡的几何模型,将遮挡查询与LOD相结合,既提高查询速度,又可根据查询结果调整LOD等级。通过实验测试,SAH分割算法的复杂度降低为O(N),BVH缩短视锥剔除时间近50%,遮挡查询剔除了60%以上不可见的几何模型。绘制包含350万三角面片的CAD模型,帧刷新率达到40帧以上。

基于Web3D的车间可视化系统设计与实现

针对当前三维可视化系统中存在的渲染速度慢、渲染效率低等问题,引入视锥体剔除渲染算法,基于Web3D技术设计了可视化车间系统。该系统采用B/S框架,利用Three.js技术实现场景的3D加载,实现了在浏览器上进行虚拟化仿真模拟。使用八叉树和轴对称包围盒的视锥体剔除渲染算法,提高了三维场景的渲染速度。并通过综合车间的实际验证,实现了车间设备的工作状态实时监控,生产数据展示更加立体、直观,有效提升了车间可视化系统运行效率和交互性能,满足了现代化车间的管理需求。

地铁BIM模型Web端轻量化策略及加载优化方法研究

地铁BIM(Building Information Modeling)模型具有体量大、构件重复率高、外形规整等特点,针对其Web端模型加载、渲染效率低下,易导致浏览器卡顿、页面崩溃等问题,提出地铁BIM模型Web端轻量化策略及加载优化方法。验证表明,采用恰当的模型轻量化手段可显著减少复杂建筑模型的面片数量,降低模型存储消耗,结合视锥体剔除算法,能够有效提高渲染帧率与用户交互流畅度。

大区域地物场景的交互绘制

研究了大区域地理环境中地物场景的数据组织和快速绘制问题。首先,给出了基于层次四叉树组织管理大区域地物场景数据的方法;其次,描述了大区域地物场景交互绘制的流程,并对节点级视锥剔除阶段和遮挡剔除阶段进行了重点介绍。该方法便于集成到已有的实时地形绘制软件中。实验结果表明,在保证场景画面质量的前提下,集成后的系统能在微机上对大区域地理环境进行快速交互显示。

Virtools软件与地理空间数据集成技术研究

虚拟现实技术是目前研究的热点问题,虚拟"现实"技术在虚拟游戏领域中已经得到了广泛应用,但真正的利用三维来表达现实世界场景的却并不多见。针对虚拟现实技术中的难点问题——真实三维场景建模及三维地理空间数据的存储和管理问题进行深入探讨,并提出了自己的见解:通过利用优秀的三维游戏软件Virtools组织和管理三维数据的优势来存储和管理地理空间数据,并采用了基于视锥剔除算法的2级LOD模型和通用分页管理技术来对地理空间数据进行优化。最后通过北京和济宁两个实验区验证了算法的可行性,实现了地理空间数据的有效组织、管理和存取,达到了三维场景的快速渲染与显示。

VR系统的渲染性能优化相关技术

虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)技术近年来取得了长足的发展,然而,由于VR系统对图像渲染性能要求较高,如何提升VR系统的渲染性能一直是当前科技发展的重点研究项目之一。本文旨在介绍VR系统渲染性能优化的相关技术。针对VR系统的渲染性能问题,一种常见的优化技术是多线程渲染。该技术通过充分利用多核处理器的优势,将渲染任务划分为多个子任务,并分配到不同的线程中并行执行,可以大大提升VR系统的渲染效率。采用级联阴影映射(CSM)技术可以有效降低VR系统的渲染负载。CSM技术通过将光源视角划分为多个级联分区,根据场景中物体与分区之间的关系确定每个分区阴影图的精度,从而减少对于距离较远物体的精确渲染需求,同时提升渲染效率。该技术通过根据场景中物体距离相机的远近和可见性确定渲染分辨率,并根据实时运行时的条件和需求,可以动态地调整渲染分辨率,以优化性能或适应不同的显示设备,在保持视觉效果的前提下有效降低渲染工作量。综上所述,多线程渲染、视锥体剔除、级联阴影映射、几何和纹理压缩以及动态分辨率技术等均为提升VR系统渲染性能的重要技术手段,它们的应用可以显著提升VR系统的渲染效率和用户体验。

面向大规模场景的数字孪生模型快速渲染方法

对包含大规模场景的数字孪生系统而言,孪生模型的渲染效率对于孪生系统动态实时性和交互性具有重要影响。针对现有方案在视锥体剔除和渲染框架上的不足,提出一种基于并行计算框架的数字孪生模型视锥体细粒度剔除快速渲染新方法,将模型剖分为含相同数量三角面片的子模型,根据子模型几何坐标构建相应大小包围体,进行视锥体细粒度剔除,减少渲染流程中模型数据规模。同时,将渲染流程优化和CPU/GPU协同处理相结合,在GPU中构建并行计算框架,将原本CPU中进行的视锥体剔除和计算移植到GPU,进行视锥体剔除和操作的并行计算,进一步减少CPU计算负担。最后,以断路器数字孪生车间系统为例进行验证,结果表明,CPU、GPU渲染时间分别减少26.52%、25.51%,系统平均帧率提高28.35%,有效提升了数字孪生系统的运行效率和交互性能。

基于WebGL的3D可视化告警系统关键技术研究与应用

如何将工业生产设备的运行情况形象立体的展示给管理者,一直是3D可视化研究领域的热点。本文提出了一种基于Web GL技术的3D可视化告警系统设备管理运维方案,在浏览器端对工业生产设备进行虚拟化仿真模拟,并把设备运行情况呈现给设备管理人员,使数据的展示更加形象立体,给设备管理者以交互感和沉浸感。此外,本文还研究了该方案实现过程中涉及到的场景渲染技术,通过改进基于八叉树的视锥体剔除渲染算法,提高了复杂三维场景的渲染性能,解决了系统渲染复杂三维场景时浏览器响应时间过长的问题。最后,本文给出了一个3D可视化告警系统的设计与实现。