基于3DMouse的大规模复杂虚拟场景动态交互仿真

动态交互能力过低会导致人与复杂虚拟场景脱离,影响沉浸式体验感。为了提升大规模复杂虚拟场景的动态交互能力,提出基于3DMouse的大规模复杂虚拟场景动态交互仿真方法。结合光线空间表示法和3DTV技术绘制大规模复杂虚拟场景,将复杂虚拟场景与3DMouse结合;考虑3DMouse选取的控制位点、观察点原点坐标和远剪切面的方向向量,实现大规模复杂虚拟场景的动态交互。仿真结果表明,所提方法的动态交互停止次数少,动态交互滞后时间短,动态交互效果较好。

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.

一种基于松散八叉树的复杂场景可见性裁剪算法

针对传统八叉树方法的不足,在采用松散八叉树组织场景、利用八叉树空间划分优点的同时弥补其局限性.为提高遮挡查询效率,将子节点依视点排序,针对复杂场景采用双层裁剪技术以进一步提高性能.实验结果表明,文中算法对深度复杂度高、面片数量大的复杂场景具有较好的裁剪效率,能够很好地满足实时绘制的要求.

复杂虚拟场景的渲染技术论析

随着数字化应用技术和电视、电影工业的发展,大规模虚拟场景渲染越来越广泛地应用到数字工业上,已成为计算机图形学和计算机视觉的重要组成部分。主要介绍复杂场景的高清渲染技术,并较系统地回顾高效渲染技术如GPU协同计算及渲染和无缝LOD渲染,侧重讨论视频超分辨技术和前景抠取技术,具体指出现有的渲染技术存在的一些困难和未来的发展方向。

多级存储优化的大规模全局光照快速计算

针对大规模复杂场景渲染的全局光照计算量大从而影响其渲染实时性的问题,提出了一种基于多级分辨率纹理存储结构的改进体素锥追踪全局光照算法。算法首先采用基于人眼视觉特性的多级分辨率纹理存储结构高效存储光照信息,并在直接光照计算时,结合存储结果特点,然后采用混合存储的GPU硬件加速与无贡献节点丢弃的软件加速相结合方法,进一步提高光照渲染效率,最后基于多级纹理及闭合体节点自适应合并对锥波滤器进行改进,实现全局光照的高效计算。试验结果表明,改进算法减少了光照计算量,降低了系统内存占用,并取得了与经典算法相近的场景光照渲染效果,从而验证了其在大规模光照计算的有效性。

AutoCAD与ArcGIS数据转换研究与应用

结合珠海市空间数据自适应动态更新系统的建设实践,提出AutoCAD与ArcGIS空间数据转换技术路线。阐述了这一过程中数据标准建立、质量控制和数据转换等关键技术。在此基础上,编程实现AutoCAD与GIS空间数据的相互转换以及空间数据库中GIS数据与AutoCAD数据的直接转换。试验结果显示,AutoCAD空间数据在编码、规整、转换和质检等处理后,可生成符合标准的GIS数据。

一种高度并行的多任务并行绘制系统结构

随着计算机图形技术的实用化,需要构造更逼真、更精细的三维复杂场景,其数据规模日益膨胀,加上对场景的实时交互的要求也越来越高,人们对多屏幕高分辨率显示的需求与日俱增,迫切需要一种针对大规模复杂场景的多任务并行图形绘制系统。本文介绍了一种适用于大规模复杂场景的高度并行的多任务多屏幕并行图形绘制系统的体系结构,支持图形任务的并行化处理和多屏幕显示。该系统结构将几何计算任务与图形绘制任务相分离,分别进行并行化处理,在计算节点按绘制对象类型对任务进行分类以便于并行计算和任务分配,在绘制节点对各个小块屏幕图形进行并行合成。实验测试结果表明,该系统结构对多任务具有较好的并行效率和可扩展性,能够充分利用系统的并行计算资源,达到较好的绘制效果。

基于状态转换优化策略的多属性对象绘制方法

复杂场景的高效绘制是计算机图形学研究中的一个重要内容,目前的研究大多集中在对场景组织及可见性裁剪等降低场景几何复杂度的加速方法上,而针对场景中对象的多属性管理及绘制优化方法的研究较少.由于复杂场景中的对象除了基本几何信息外还包括光照、材质、纹理等多种绘制属性,这些属性的频繁切换将对绘制效率产生极大的影响,进而降低绘制的实时性.为此,提出一种基于状态转换优化策略的多属性对象绘制方法,通过定义绘制状态对场景中对象的属性进行管理,并将绘制状态的转换关系表示为带权有向图,进而利用最优化算法找到绘制状态转换的优化序列.实验结果表明,对于具有多属性对象的复杂场景,该方法能够有效地降低状态转换的开销,提高场景的实时绘制效率.

速度驱动的复杂场景多层级力觉交互算法

触/力觉交互技术应用环境的复杂化,对复杂触/力觉场景的研究提出了新的挑战.文中以虚拟现实牙科手术训练系统为背景,研究基于速度驱动的复杂场景多层级力觉交互算法.文中采用CATIA对下牙列大量数据进行网格简化,建立了下牙列场景的层次细节(Levels Of Detail,LOD)模型;基于人类触觉感知的精度随交互速度的变化规律,设计了速度驱动的LOD模型触发机制;提出了虚拟工具化身SCP(Surface Contact Point)层级映射算法,保证了力觉交互设备的稳定性,并发现了映射约束线段的长度是保证力觉逼真性及实时性协调的关键变量;最后,设计了针对一般几何体和复杂曲面的实验,量化评价文中算法的逼真性及实时性,证明了将人手运动速度作为场景模型复杂度切换驱动条件的有效性.

复杂机场环境的多维动态可视化方法

针对飞行器可视导航中复杂机场空地环境多维要素动态交互可视化的难题,基于空地环境要素威胁语义统一的信息场模型,采用体绘制、面绘制与切片绘制混合的方法对机场近区域复杂多样的地形地貌、电磁和气象等威胁态势信息进行交互式动态可视化表达。以某机场的典型模拟数据为例,实现了威胁态势的动态交互可视化,验证了该方法的实用性和有效性。

面向复杂城市场景的Sort-First并行绘制系统中负载平衡与性能分析

在高精度建模方法越来越丰富的背景下,三维城市场景往往具有较大的场景规模和较高的复杂性,因此,当单台计算机难以满足实时绘制的需求时,多采用更加适合超高分辨率大屏幕显示的Sort-First方式进行并行绘制。针对现有研究性能量化分析的缺乏,及自适应负载平衡方法的缺陷,本文通过Sort-First并行绘制系统的加速比模型,分析绘制节点数、显示分辨率、网络传输速度、任务划分等因素对系统性能的影响,以及将绘制时间和传输时间的和作为反馈,对现有负载平衡策略进行了改进。本文给出了系统达到最高加速比,即负载完全均衡理想情况下的一个量化的必要条件。最后,基于Sort-First的并行绘制实验验证上述分析。实验结果表明:本文的改进加强了各节点的负载平衡性,在一定程度上提高了性能。