基于物理模型的海上溢油实时可视化仿真

提出一种基于物理模型和纹理映射技术的海面溢油实时三雏可视化方法对海上溢油进行实时动态仿真.通过分析海上溢油扩展和漂移过程的数学模型,在视点相关的自适应海面网格模型的基础上,运用纹理映射技术在海面特定区域实现了海面油膜扩展和漂移的实时动态仿真和可视化,方法简单、实用.     

三维随机海浪交互式仿真技术研究

随着自然现象的交互式模型不断发展,海浪的可视化模拟日益受到关注。通过研究三维随机海浪的仿真技术,基于Gerstner海浪模型开发仿真系统,并利用海浪谱对其进行仿真控制。此外,从网格模型的建立与优化,纹理映射与光照三个方面讨论了三维海浪的仿真方法。仿真结果表明,该系统不仅可以实现实时、逼真的三维随机海浪仿真,同时具有较好的交互性。     

数字地球上的海面建模与绘制技术研究

采用基于Perlin噪声的海浪模型,将投影平面分割算法应用于球面海浪绘制,得到视点相关的球面高度场网格生成算法,生成海面网格,对海面光照效果进行了较好模拟,在数字地球上实现了海面的建模与绘制,具有较好的绘制效果和较高的绘制效率.     

航海模拟器中海面溢油的三维可视化研究

对短时问尺度内的点源瞬时溢油进行研究,将溢油过程分为油膜自身扩展和油膜漂移、扩散两个阶段,分别用椭圆模型和油粒子模型计算溢油的轨迹.采用基于海浪谱的快速傅立叶变换方法绘制大规模海面.利用粒子系统方法实现油粒子模型.提出利用平面反射技术实现海面溢油的三维可视化,即将溢油平面轨迹渲染为纹理图,再将纹理图通过反射技术映射到海面上.提出的方法已成功应用在航海模拟器的溢油事故模拟中.     

海面连续溢油的三维实时绘制

对短时间尺度内的连续溢油进行研究.海面采用同心圆网格模型模拟,海浪高度图采用快速傅立叶变换方法生成.提出利用平面折射技术实现海面油膜的绘制,采用粒子系统实现油粒子模型,粒子所在位置的潮流速度采用分区方法高效计算.模拟试验表明,该方法可实现海面连续溢油的逼真、快速模拟.     

海浪实时建模与绘制技术研究

通过对国内外目前典型的海浪建模和绘制方法的分析与研究,提出了一种新的海浪模拟方法。该方法基于Gerstner-Rankine模型,引入了概率统计思想,采用视点相关的圆形网格,代替传统的普通网格完成海面高度场的采样,且能支持实时动态连续分辨率海浪表现的建模和绘制。运用此方法生成的海浪,既具有较高的真实感,又具有较快的绘制速度,满足了数字化海战场环境保障的需要。     

一种基于分形的海浪视景仿真方法

鉴于目前的海浪视景仿真模型要么逼真性不好、要么实时性较差的现状,提出了一种基于分形的海浪视景仿真方法,即以简单三维进行波为基本波形,采用地形模拟中的连续随机增加法对基本波形进行变形,同时为了保证图像的连续性采用了多重插值的方法。该方法能够很好的体现海浪的随机性,具有较好的逼真性和实时性,且容易构造视点相关的LOD模型。     

改进的实时海浪网格模型

基于深水中的长峰波波浪模型,给出了视点相关的梯形海面网格自适应模型,能快速逼真的实时生成航海仿真系统中的多通道海浪。本算法只对每个通道可见部分的网格海面进行计算,满足屏幕图像各点的分辨率,在保证较好的图像质量的同时提高了绘制效率。可以通过控制网格的疏密和波浪序列的数目,灵活的控制绘图的质量和计算时间上的花费,满足不同配置的仿真应用。     

三维人脸模型的约束纹理映射算法研究

约束纹理映射是一种特殊的参数化过程,即在设定约束条件的情况下对模型进行纹理映射.本方法首先通过人工交互在纹理上添加纹理映射约束点,然后根据约束点对纹理及网格模型进行三角剖分,再通过RBF插值求得三角网格内顶点的纹理坐标,并实现三角网格与相对应纹理三角片的纹理映射,最后优化映射结果.实验结果表明本方法切实可行.     

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(graphic processing 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。     

基于海浪谱的随机海浪仿真及验证

将VV＆A技术引入了海浪仿真研究。首先比较了线性叠加法和线性滤波法并对其仿真结果进行了校核，然后验证了仿真结果，并讨论了谱窗估计和最大熵谱估计两种方法在海浪谱仿真验证中的可用性，最后通过在PC机和工作站上的大量仿真试验分析了海浪视景实时仿真相匹配的网格、频率等参数的选择对帧时间的影响。研究表明上述结果在海浪仿真、验证和视景生成方面具有参考应用价值。     

基于小振幅波理论的浅海波浪建模及动态仿真

提出一种新的浅海波浪建模方法。该方法基于小振幅波理论,通过修改小振幅波波形建立具有尖锐波峰和卷曲波形的浅海波浪模型。对浅海波浪的运动特性进行分析,给出波高和波数的计算方法,并提出一种基于相位分解和累积的波向计算方法以解决任意浅海地形条件下的波浪折射问题。仿真结果表明,该方法生成的浅海波浪,具有较高的绘制速度和真实感,可满足实时视景仿真的应用需求。     

基于谱分析的实时波浪模拟

海洋表面有各种各样的波浪，作为一种自然现象，其模拟已成为计算机图形学中最具挑战性的问题之一。风浪是最主要的一种波浪，其模拟在工程及影视中的应用已日益引起人们的关注。本文从海洋学已有的统计观测结果出发，利用海浪频谱与方向谱的相关公式，对开阔海面深水域的风成波浪进行了模拟。实践证明，该方法对波浪的模拟在实时性与真实感方面均取得了不错的效果。     

可视球面海浪建模与绘制

大规模海浪的快速建模和绘制是目前的研究热点,如何建立球面海浪模型和对可视球面海浪区域进行多分辨采样,是在数字地球平台上实现大规模海浪实时模拟的关键。为解决此问题,结合现有算法,考虑球面曲率影响,提出了球面海浪模型,以及相应的屏幕细分算法和海陆判断算法,解决了球面海浪模型存在的高纬度"压缩"现象,将计算和绘制限制在视点相关的可视球面海浪区域。实验表明,该方法适合大规模海浪仿真,其绘制效果逼真性好,速度快,能满足交互应用的需求。     

基于方向谱的海浪合成方法

研究海浪对反舰导弹的控制系统与飞行弹道的影响,需要对海浪进行逼真模拟。在分析随机三角函数叠加产生海浪及反演海浪频谱模拟海浪不足的基础上,提出基于方向谱的海浪合成方法:采用Gerstner波形描述海面,通过对方向谱进行四叉树采样,提取组成波振幅、频率、传播方向等参数合成海浪。该方法能够模拟远离海岸的任意大小、任意精度的连续海洋表面,效果逼真,可用于海浪的数值仿真与视景仿真中,能够为反舰导弹控制系统仿真及三维弹道仿真提供连续海洋波面数据。     

基于线性海浪理论的海浪数值模拟

概述了海浪理论发展的历史和现状，对几种海浪研究方法进行了简要说明。详细论述了基于线性海浪理论进行海浪数值模拟的线性叠加法和线性过滤法，给出了具体的数值算法，讨论了工程应用数值模拟与视觉效果模拟之间的区别及各自的处理方法。并分析了工程应用领域内进行海浪数值模拟所采用的其他一些理论和方法，指出了现有海浪数值模拟方法存在的局限性。最后，对海浪数值模拟研究的发展趋势进行了展望。