三维静态军标的实时生成与标绘

三维静态军标的生成与标绘是军事信息可视化系统的重要内容,生成与标绘方法的优劣直接关系到可视化系统的运行效率和执行效果.在现有方法的基础上提出了一种结合实体模型和公告板技术的实时生成与标绘三维静态军标的方法.难点在于将GDI实时生成的二维军标图像经过提出的一种图像算法的处理产生公告板待显示的具有三维效果的军标图像.实验结果表明该方法的三维军标标绘速度快,占用内存空间小,在应用场景中三维军标的战术意义明确,真实感、立体感强,很好地满足了实际可视化系统的需求.     

三维地形生成及其可视化处理研究

针对在三维地形处理领域中存在的地形数据获取困难,可视化处理过程复杂真实感效果不强的问题.文中提出了一种三维地形生成和可视化处理的方法,该方法采用分形算法生成虚拟地形数据,然后将其存储为地理信息系统中通用的数字高程数据格式,最后将数据导入三维建模软件Multigen Creator 3.0中,结合网格生成、三维投影和纹理映射等,进行可视化处理.仿真试验表明:该方法能快速获取有效的地形高程数据,经过处理后得到了直观的,真实感较强的三维显示效果图.该文为三维地形生成和可视化处理问题提供了一种有效的、可实现的处理方法.     

一种基于三角形递归切分的三维军标绘制方法

针对三维战场仿真环境中三维军标的实时绘制问题,利用Bezier曲线的任意可分性,提出了一种新的基于三角形递归切分的三维动态军标通用绘制方法.首先,通过设置军标控制点自动生成二维军标图形;然后,对二维军标模型进行三角形递归切分并动态控制递归算法调用次数;最后,对每个特征点赋予高程值,从而生成并显示三维动态军标图形.实验结果表明,该算法在不同地形条件下应用于多种基本的三维军标中都能保持良好的匹配速度和匹配效果.该方法在保证通用性前提下可以满足军标标绘系统的实时性需求.     

态势可视化的二三维联动技术

研究了主流的二维和三维显示技术,WGS84坐标和墨卡托投影坐标变换方法,消息中间件和AAR存档系统等态势可视化技术,提出了数据库API网关.设计并实现了一种二三维联动的态势可视化系统,采用消息中间件同步仿真过程信息,用数据库API网关统一管理实体的二三维模型,用AAR存档系统记录和回放仿真过程,经测试,态势可视化系统能够正确的,有效的完成仿真功能,且二维和三维显示部分显示的态势是联动的.     

三维GIS中多分辨率纹理模型的研究

在三维地理信息系统 (GIS)中 ,影像数据作为模型表面的纹理特征 ,对弥补复杂模型的几何特性以及提高三维显示的效果具有十分重要的意义 .为了提高三维模型显示的速度和效果 ,以及为了降低纹理贴图时 ,影像的数据量 ,提出了一种与观察视点相关的动态多分辨纹理模型 ,并设计了相应的数据结构用于管理纹理数据 ,另外在讨论观察视点与纹理分辨率之间关系的基础上 ,开发了基于视点的确定纹理分辨率的算法 ,以用于交互三维显示时的纹理映射 ,最后给出了部分实验结果 .实验结果表明 ,多分辨率纹理模型的映射机制可以取得较好的可视化效果 .     

基于通用模型文件的城市三维景观面向对象可视化方法

三维模型文件的.Obj格式是一种通用的开放式模型格式。该文在分析OBJ模型文件结构的基础上,针对城市空间信息应用的特点,设计了一种通用的三维模型对象的类结构,利用该类建立的三维模型对象,可以直接获取OBJ文件中的几何、材质等三维实体信息。对象中的可视化成员方法利用模型数据和OpenGL图形处理技术实现对三维模型的真实感显示。三维通用模型和面向对象思想的引入,比较好地解决了城市三维景观中复杂模型的建模和可视化问题,有利于对复杂场景中大量三维模型的有效管理和组织。     

基于GPU的风暴数据场多维纹理混合绘制

在气象领域,三维风暴数据场可视化是风暴监测及灾害预测的重要技术手段之一。可视化效率及质量直接影响到风暴体分析研究的准确性和时效性。针对传统的二维、三维纹理映射体绘制方法进行了研究,提出了一种基于GPU的风暴数据场多维纹理混合绘制技术。该方法采用了三维纹理存储风暴数据场并结合代理几何体动态生成方法,克服了传统方法中纹理数据冗余的问题,并保证了模型的三维交互流畅性。该方法中提出的纹理映射光滑重采样策略,显著提高了风暴体模型显示效果,并在一定程度上避免了CPU-GPU通信瓶颈。     

适用于GPU的四面体体数据规则化与可视化

为实现三维不规则体数据场的高效绘制,提出一种适用于GPU的四面体体数据规则化和可视化算法.将以四面体为基本单元的稀疏体数据用一个有限深度的八叉树结构逼近,并将逼近误差表达为一个离散的完全空间哈希结构;然后将半规则的八叉树转换为规则的八叉树纹理(三维),并将完全空间哈希表转换为三维查找表,两者均可在绘制时快速随机取值,故可直接作为三维纹理在GPU中访问.通过这种双规则化的表示方法,可将四面体体数据的可视化转化为在GPU中并行地绘制2种三维纹理.实验结果表明,该算法在处理空间稀疏体数据时保证了较高的精度,同时减少了数据存储量.     

二维数据场的多投影面可视化方法

本文提出了一种对二维数据场进行多投影面显示处理的三维可视化方法。这种方法利用纹理映射的原理,采用传统的光照浓淡技术,可以生成平行投影和透视投影下的在平面、柱面、锥面、球面和曲面等多投影面上的三维可视化图像,以更全面地展现二维数据中所蕴含的信息。     

基于三维地球场景的干扰条件雷达探测范围可视化方法

雷达探测范围的三维可视化是现代战场电磁态势显示的关键组成部分。以电子对抗情况中雷达探测范围模型为基础,深入研究雷达局部坐标与地心直角坐标的转换算法,提出一种基于三维地球场景绘制理想条件与干扰条件下雷达探测范围的可视化方法。研究设计基于理想条件与干扰条件下雷达探测范围可视化数据需求的数据库,并基于三维地球场景平台ArcGlobe,结合OpenGL绘图技术,应用该可视化方法开发海战场电磁态势显示系统。实验结果表明该可视化方法能够高效形象地在三维地球场景下展现理想条件与干扰条件下的雷达探测范围,为指挥员洞察战场态势提供支持。     

不规则三维网格纹理映射的均匀化

采用单一纹理对不规则三维网格进行纹理映射,常常使网格密集处映射不足;而采用纹理地图集方法又使映射过程变得复杂。因此文章提出一种新的方法:通过离散保角变换方法,先将三维网格无遮挡地映射到平面正方形中,随后通过一种离散均匀面积变换方法,使其平面网格较均匀地分布,然后求得其纹理坐标,从而有效实现不规则三维网格的纹理映射。该方法算法快速、稳定,纹理映射均匀化效果良好。     

面向通信态势的三维标号生成

传统标绘以二维为基础,在平面上绘制标号再放到三维球上,使得表示复杂联系关系时,贴地存在明显遮挡问题且绘制性能低以及不同高度的空间联系难以表达。本文引入球面细分曲线和贝塞尔曲线,对传统标绘中坐标转换进行修改,采取分割出子线绘制图元的方法,利用子图元模拟网络攻击、电子干扰等真实效果提高视觉辨识,并由de Casteljau算法证明并计算得出三段贝塞尔曲线,加速图元计算过程。新生成的标号能够解决标号贴地遮挡和空间标绘的问题,大大提升贴地绘制效率,使得联系关系态势展示具备实用性。     

Wavelet-based multiresolution analysis of irregular surface meshes

We extend Lounsbery's multiresolution analysis wavelet-based theory for triangular 3D meshes, which can only be applied to regularly subdivided meshes and thus involves a remeshing of the existing 3D data. Based on a new irregular subdivision scheme, the proposed algorithm can be applied directly to irregular meshes, which can be very interesting when one wants to keep the connectivity and geometry of the processed mesh completely unchanged. This is very convenient in CAD (computer-assisted design), when the mesh has attributes such as texture and color information, or when the 3D mesh is used for simulations, and where a different connectivity could lead to simulation errors. The algorithm faces an inverse problem for which a solution is proposed. For each level of resolution, the simplification is processed in order to keep the mesh as regular as possible. In addition, a geometric criterion is used to keep the geometry of the approximations as close as possible to the original mesh. Several examples on various reference meshes are shown to prove the efficiency of our proposal.     

限制失真的网格参数化方法

针对当前网格参数化效率较低、映射失真较严重的问题，提出一种限制失真的网格参数化方法。首先，预处理原始网格模型。输入原3D网格模型，采用Half-Edge数据结构来重新组织网格并切割网格模型产生相应的切缝；构建Tutte映射把3D网格映射到一个2D凸多边形域，即构建2D网格模型。然后，进行限制失真的网格参数化计算。将Tutte映射后的2D网格模型作为限制失真计算的初始数据，建立相对于原3D模型网格的失真度量函数；求得该度量函数的最小值点，即为映射后的网格坐标集合；将映射后的网格作为限制失真映射的输入网格，设定迭代终止条件，循环迭代直至迭代结束，得到收敛的最优网格坐标；在计算映射失真度时，针对等距映射失真采用Dirichlet能量函数度量，针对共形映射失真采用尽可能等距（MIPS）能量函数度量；在求解映射失真度量函数的最小值点时采用代理函数法结合组合牛顿法的最优解方法。最终，实现了该方法并开发了一个原型系统。在原型系统中，分别设计了限制等距失真和限制共形失真的网格参数化实验，对程序执行时间和失真能量下降情况进行了统计和对比，提供了相应的纹理映射效果展示。实验数据表明，所提出的方法执行效率高、映射失真能量下降快，最优值收敛质量稳定；纹理映射时纹理着色均匀、布局紧致、线条均匀，符合实际应用的标准。     

作战仿真实体三维模型数据存储方法

为提高作战仿真实体三维模型存储和使用效率，对作战仿真实体模型进行了分类,制定了模型的层次细节、损伤分级、纹理和分组规则。构造了三维模型数据存储系统结构体系，提出了三维模型的层次体系结构，并对每层次数据结构进行了设计。最后介绍了三维模型重构算法。     

单幅人脸图像的全景纹理图生成方法

目的 针对从单幅人脸图像中恢复面部纹理图时获得的信息不完整、纹理细节不够真实等问题,提出一种基于生成对抗网络的人脸全景纹理图生成方法。方法 将2维人脸图像与3维人脸模型之间的特征关系转换为编码器中的条件参数,从图像数据与人脸条件参数的多元高斯分布中得到隐层数据的概率分布,用于在生成器中学习人物的头面部纹理特征。在新创建的人脸纹理图数据集上训练一个全景纹理图生成模型,利用不同属性的鉴别器对输出结果进行评估反馈,提升生成纹理图的完整性和真实性。结果 实验与当前最新方法进行了比较,在CelebA-HQ和LFW （labled faces in the wild）数据集中随机选取单幅正面人脸测试图像,经生成结果的可视化对比及3维映射显示效果对比,纹理图的完整度和显示效果均优于其他方法。通过全局和面部区域的像素量化指标进行数据比较,相比于UVGAN,全局峰值信噪比（peak signal to noise ratio,PSNR）和全局结构相似性（structural similarity index,SSIM）分别提高了7.9 dB和0.088,局部PSNR和局部SSIM分别提高了2.8 dB和0.053;相比于OSTeC,全局PSNR和全局SSIM分别提高了5.45 dB和0.043,局部PSNR和局部SSIM分别提高了0.4 dB和0.044;相比于MVF-Net （multi-view 3D face network）,局部PSNR和局部SSIM分别提高了0.6和0.119。实验结果证明,提出的人脸全景纹理图生成方法解决了从单幅人脸图像中重建面部纹理不完整的问题,改善了生成纹理图的显示细节。结论 本文提出的人脸全景纹理图生成方法,利用人脸参数和网络模型的特性,使生成的人脸纹理图更完整,尤其是对原图不可见区域,像素恢复自然连贯,纹理细节更真实。     

基于shape from silhouette方法的虚拟人体构造

逼真的人体三维模型（虚拟人体）在产品设计，计算机动画，虚拟现实等领域都有着广泛的需求，为此，提出了一种基于shape from silhouette的人体三维模型构造方法，该方法所需要的器材只是一个普通的数码相机，通过从不同角度对人体进行拍摄，然后经过摄像机定标，体积生成，表面重建，纹理映射后就可重建出逼真的人体三维模型。实验结果表明，此方法精度较高，整个过程简单快捷，是一种非常实用的方法。     

基于凸壳算法的建模算法的研究

基于对当前三维建模方法的研究,提出了基于凸壳算法的物体建模算法。该算法是随机搭建模型产生不规则物体,凸显建模的随机性,对搭建得到不规则物体的顶点集采用凸壳算法进行三角连网,完成随机不规则物体建模,并对模型进行纹理贴图,增强模型的质感。实验证明该算法有良好的操作性。