应用于虚拟内窥镜系统的拓扑细化算法的优化

虚拟内窥镜技术是近几年迅速发展起来的一种独特的技术。它的关键在于三维物体中心路径的提取。拓扑细化算法可以有效的提取中心路径,但是耗时很长,严重的影响了该算法的实用性。针对这一缺点,作者提出了几种改进,主要通过减少扫描图像的次数和减少体素数目等方法在不同程度上加速算法,提高了算法的效率。实验证明,改进后的算法可以快速稳定的处理体数据,很大程度上起到了优化的作用。     

虚拟内窥镜自动漫游加速方法研究

针对虚拟内窥镜自动漫游技术,利用基于双距离场的三维中心路径提取算法进行路径提取,采用管状器官的圆柱状近似,将中心路径用多个近似的圆柱体代替,用距离变换代替欧式距离公式计算近似圆柱体的轴和半径,节省了大量的计算时间。对于生成圆柱状结构,采用空间跳跃的体绘制方法进行加速绘制,进一步提高了漫游的实时性。实验结果证明该算法不仅速度快、效果好,而且具有很高的灵活性。     

基于CDT空间剖分的虚拟角色全局路径规划

针对大范围复杂虚拟城市环境中虚拟角色的自主导航问题,研究了虚拟城市环境的环境建模以及基于层次道路图的改进A*算法。用自适应剪切平面切割三维地物几何模型,把三维城市空间投影到2D平面空间,利用约束Delauny三角化方法剖分城市自由空间,通过调整约束边的长度调整提取道路图的精度,并构建顾及地形起伏特征的层次道路拓扑图;为适应基于层次道路图的路径搜索,对传统A*算法进行了改进。实验结果表明:该方法可以快速完成虚拟角色在虚拟城市环境中的全局路径规划,且环境建模需求空间小,路径搜索效率高并顾及了地形环境的起伏特征。     

一种三维虚拟场景自动漫游的快速路径规划算法

针对三维虚拟场景自动漫游的路径规划问题,提出了一种快速路径规划算法：橡皮筋算法。首先,介绍了基于栅格的环境信息表示,场景中的障碍物在场景投影图矩阵中以不同的颜色值表示并求得其绕障包围路线,在此基础上来求得局部避障路径,生成基本路径后用橡皮筋算法进行优化处理,求得从起始点到结束点的一条最优路径。该算法可用于复杂形体和运动物体的实时避障,且具有稳定性好、求解实际问题效率高的特点。     

基于CIDR表的哈希地址二分查找算法的改进

为了解决核心交换机中路由表的爆炸式容量问题,业界引入了一种无类域间路由CIDR结构,它有效地减少了路由表容量,但是IP地址查找算法却不能令人满意。通过对基于哈希地址前缀长度的二分查找匹配算法的分析,得出由于CIDR表的存储容量有限,因而二分查找算法的优点没有体现出来。针对此问题,利用几个定点地址前缀长度扩展方法,对该算法进行改进,得到了一种满足CIDR表要求的快速查找匹配算法。经过仿真实验,改进后算法更好地满足了快速转发IP分组的需求。     

空中目标编队自动分析挖掘算法

针对战场态势数据分析与规律知识挖掘需求，基于掌握的战场目标历史活动信息，分析目标间深层次关联特征，运用Prim算法和模板匹配思想构建目标关联性研判、目标编队自动提取以及编队特征匹配识别模型，提出了一种快速实用的空中目标编队自动分析挖掘算法。通过若干案例仿真验证了该算法模型的可行性和有效性。所提算法能够快速有效地从海量历史活动数据中挖掘出存在关联性的目标编队，给出目标关联可信度，能够对目标间关联关系、编队类型等编队特征进行有效识别，并且该算法计算量小，易于工程实现。     

基于模型的虚拟人手势重构方法研究

虚拟人手操作的逼真性和准确性直接影响到仿真分析结果的可靠性.在虚拟维修作业过程中虚拟人需要不同的手势对各种工具进行灵活操作,针对该问题提出了从模型中重构手势的思想,并给出了一种新的关节角提取算法.首先,在人体建模软件中建造需要的目标手势并提取出骨架:然后用算法对原有手部模型各关节角进行迭代求解,直到该手部模型姿势与目标手势一致,实现对目标手势的重构.Jack平台上仿真结果表明,该算法可以快速有效地提取出手部模型的关节角.     

分支结构中的虚拟内窥技术

介绍了完整的面向具有树状分支结构特征的管道系统的虚拟内窥技术。以典型的具有树状分支结构特征的支气管为例，从如何进行人体体数据的分割及三维模型的重建开始，依次介绍了如何利用三维图像细分算法提取虚拟漫游的主路径，如何根据漫游路径重新组织复杂的三维模型，随后介绍了一种用于管道内部漫游的碰撞检测方法——位置一体素对照表法，最后介绍了在具有分支结构特征的管道系统中的视点导航技术。     

基于线段和消隐点的建筑墙面自动分割算法

建筑物的墙面分割是基于图像建模、路标识别、导航及场景理解等室外城市环境应用系统中的基础内容,目前基于多幅图像重建的墙面分割方法或基于重复结构假设的先验知识的分割方法具有计算量大和通用性差等特点。为了能够简捷、快速、准确地得到墙面分割结果,提出一种针对建筑物的墙面自动分割算法,用于将二维图像中的建筑物分割为分离的墙面集合,可满足路标识别、导航、场景理解的实时性需求。该算法利用从图像中提取的线段和消隐点信息,将高维的建筑墙面分割问题转化为一维分割问题。实验结果表明,该方法具有精确度高、鲁棒性好、效率高等优点。     

一种基于仿真图像模板的SAR目标分类方法

在基于实测图像模板的SAR目标分类方法中,环境因素、成像参数等差异性造成了模板库存储量过大与完备性需求的矛盾.针对此问题提出一种基于仿真图像模板的SAR目标分类方法,通过减少模板库的存储量来降低实测数据的采集成本.该方法首先采用正则化方法对图像进行预处理来减少噪声,在此基础上提取目标峰值特征,然后利用几何哈希匹配算法实现目标的分类.实验中的仿真图像模板库采用RadBase软件生成,结果表明新方法对MSTAR实测数据进行目标分类的精确度较高,适应性较好.     

基于粒子群算法的地磁匹配航迹规划

针对无人机地磁匹配航迹规划问题,提出了一种基于粒子群优化算法的航迹规划方法.借鉴稀疏A-Star搜索算法的思想,将约束条件结合到搜索方法中,给出了基于地磁网格图的航迹节点扩展方法.结合无人机的机动性能约束和地磁匹配的自身特点,设计了一种适用于地磁匹配的航迹性能评价函数作为粒子群的适应度函数.仿真实验的结果表明:生成的航迹能够满足地磁匹配导航要求,且具有威胁规避的能力.最后,针对只在中制导段采用地磁匹配的情况提出了初步的解决方案,保证无人机顺利进入地磁匹配航迹段.     

一种基于数字地球的运动模型与地形匹配方法

三维模型与地形的匹配问题涉及到模型控制矩阵与模型与地形接触点高程值的计算。其中接触点高程值的计算问题与地形渲染采取的数据组织和绘制算法密切相关,采用规则网格构建地形的数字高程模型,在此基础上提出了弱网格实现数据结构的地形匹配算法。首先为三维模型在三维GIS视景中建立了数学控制匹配模型,然后基于规则网格像素坐标系计算模型与地形接触点的高程值。方法不考虑规则网格的具体绘制实现技术,在采用规则网格的地形下具有较强的适用性。     

虚拟角色的一种自主运动路径规划方法

虚拟角色的路径规划是动漫游戏的一个重要课题,如何建立高效的路径规划方法仍是一个热点话题。提出了一种基于感知记忆的路径规划方法,该算法包括全局路径规划、局部路径规划和记忆模块。全局路径规划是根据已知的路径建立的,提出了拥堵系数和容忍度的公式;而局部路径规划是根据局部感知建立的,虚拟角色能够依据局部路径规划探索一个未知环境,全局路径信息记录在记忆模块中。构造了一个包含虚拟角色的三维迷宫,实验结果表明,根据前面探索信息建立的全局路径规划是有效的。     

一种海底地形和海流虚拟生成方法

提出了一种用于AUV视景仿真的海洋环境中海底地形和海流的虚拟实现方法。海底地形不但考虑了离散点电子海图数据，而且也将某些特征数据考虑在内，从而生成相对精度较高的海底地形。海洋中的海流采用两个层次的方法进行模拟：建立海流数据库方法以及水动力软件计算方法。该方法的研究对于AUV自主地形导航技术以及避碰策略等研究具有极为重要的意义，并且上述方法生成的海洋环境已经在AUV数字仿真平台中得到了应用。     

基于最大梯度和灰度相关的两步全景图拼接算法

提出一种基于最大梯度和灰度相关的两步全景图拼接算法。该算法综合了基于灰度相关和特征相关算法的优点，首先通过匹配梯度最大值点位置的梯度值缩小搜索范围，再利用最大灰度相关匹配两幅待拼接图像。实验表明，算法原理简单、拼接速度快，同时消除了对有重复纹理特征图像的伪拼接现象，对图像亮度差异具有很强的抗干扰能力，鲁棒性好。     

一种适用于DVE系统的基于索引的XML路由算法

针对分布式虚拟环境（Distributed Virtual Environment,DVE）系统的数据特点,提出了一种基于索引的XML路由算法——IAFilter。该算法通过对DVE系统中的动静态XML信息进行划分,分别选用了更合适的匹配算法和过滤策略;同时,采用结构匹配和谓词匹配相结合的方法,减少了不必要的结构匹配,有效地降低了系统路由器上谓词匹配的复杂度,提高了算法的通用性和灵活性。最后,在自主研发的DVE仿真系统——AIMNET上的实验结果表明,该算法是可行和有效的。