基于虚拟现实的动车组虚拟检修仿真研究

在我国高速动车组迅速发展的背景下,针对传统动车组检修培训成本高、效率低、周期长等问题,提出了虚拟检修视点模拟方法和改进的漫游碰撞检测算法模拟动车组检视检修,采用关键帧插值方法模拟检修拆装过程,开发和实现了基于虚拟现实技术的动车组虚拟检修培训系统。系统测试结果表明系统设计的可行性,能够满足检修人员在虚拟检修环境中目测和拆装仿真的要求,使虚拟检修仿真效果更加逼真,为提高动车组检修技术培训效率提供有效工具。     

机械加工过程仿真中运动物体的碰撞检测

本文提出了一种表达实体的八叉树层次球状模型和基于这种模型的运动物体之间的碰撞检测算法。机械加工过程的图形仿真对ＮＣ程序的检验是十分有用的，因为编程者或加工操作者能够很方便地看到加工的效果。由于在加工过程中，刀具和工件等都是运动物体，而要从图形上直接目测运动物体之间的碰撞情况是十分困难的。所以，本文提出了一种表示运动物体的模型及相应的碰撞检测算法。一个物体可用一个八叉树层次球模型来表示，其运动可以用节点的外接球的球心的运动来表示，它是时间的函数。通过求解满足碰撞条件的方程，我们可以得到两运动物体碰撞时间和位置。本文最后对碰撞检测算法的特性进行了分析。     

一种考虑随机风场作用的布料动画研究

为了创建布料在风中的动画,提出了一种考虑随机风场作用下的布料动画模型,通过引入柏林噪声来构造风场的随机分布,讨论了布料随风飘动中的布料间碰撞检测简化方法。采用OpenGL实现了床单的布料动画演示,仿真结果表明,虚拟床单的运动和生活中拍摄的实际照片相符合。     

低空复杂环境下基于采样空间约减的无人机在线航迹规划算法

针对低空复杂环境下障碍物密集且类型多样、带有多通道并存在不确定信息的无人机在线航迹规划问题,为了减少碰撞检测次数,提高航迹搜索速度,降低航迹代价,提出一种基于采样空间约减的无人机在线航迹规划算法. 算法通过引入代价模型,提出约减域逐步构造方法,引导规划树快速有效扩展,改善了基于动态域的快速拓展随机树（Dynamic domain rapidly-exploring random tree,DDRRT） 算法中存在的采样空间过度约减问题. 算法通过密度划分索引的方法逐步构建多棵Kd 树（K-dimensional tree）并采用多近邻节点搜索方法,加快了近邻树节点搜索速度. 仿真实验结果表明,与DDRRT方法相比,该方法在保证对采样空间约减合理性的同时,提高了航迹规划效率和通道内的寻路能力.     

基于FPGA实现AES的侧信道碰撞攻击

为了解决攻击点在能量迹中具体位置的识别问题,在对侧信道碰撞攻击技术研究的基础上,提出了通过计算能量迹中每个采样点的方差来识别攻击点的方差检查技术。并利用基于相关系数的碰撞检测方法,对一种AES的FPGA实现实施了攻击。实验结果表明,方差检查技术可以有效地识别攻击点在能量迹中的具体位置。     

基于包围盒和空间分解的碰撞检测算法

文中提出一种基于包围盒和空间分解的碰撞检测算法,用以解决软体的碰撞检测。算法使用AABB包围盒做初步检测,确定可能发生碰撞的物体。再根据包围盒的重叠情况缩小可能发生碰撞的区域,利用哈希表作为数据储存结构进行空间分解,将物体包围盒重叠区域的基本几何元素的空间网格映射到哈希表中,将碰撞区域缩小到基本几何元素,最后用基元碰撞检测找出具体碰撞点。由于前期AABB包围盒的处理减少了空间分解阶段需要映射的基本几何元素数量,该算法具有较高的运算速度。     

碰撞检测技术研究综述

碰撞检测在图形学、仿真、动画和虚拟现实等技术中得到广泛的研究,这些研究具有十分重要的意义。文章对二维空间中多边形等面模型间相交,以及三维空间中多面体等体模型间干涉的角度对碰撞检测技术的研究和发展作了较为全面的论述,并对几种常用的碰撞检测算法进行了分析和比较,最后对碰撞检测算法的发展方向提出了几点建议。     

基于球面投影网格的大规模复杂水面模拟

针对目前大规模复杂水面模拟中存在的效率不高、碰撞检测较为复杂等问题,提出了一种海洋尺度复杂水面模拟解决方案.首先,提出了一种球面投影网格方法实现大规模动态水面波动效果的模拟.与传统的投影网格方法相比,该方法不需要重新构造与球面直接相交的投影体,具有更高的绘制效率并且适合图形硬件加速.其次,设计了高效的交互式复杂水面的模拟方法,包括水面和刚体交互作用的模拟及刚体与地形的快速碰撞模拟.此外,给出了通用的泡沫绘制和海岸线绘制方法.实验结果表明,该方法的模拟结果较为逼真,能达到较高的绘制速度(FPS>60),适用于计算机游戏、虚拟现实等实时环境.     

一种高效的光线投射体绘制算法

作为体绘制中的一个经典绘制算法,光线投射算法理论简单同时能产生高质量的图像,被广泛应用于医学图像可视化领域。但在绘制过程中有大量的投射光线和体素的重采样,导致绘制速度较为缓慢。为提高绘制的速度,文中提出一种高效的光线投射体绘制算法,通过引入碰撞检测技术减少投射光线的数目,避免冗余光线的采样计算,同时采用光线跳跃方法在碰撞检测包围盒内跳过对空体素的重采样,加快了光线合成的过程。实验结果表明,改进后的算法不仅能保证所需要的图像质量,还能大幅度地减少采样计算的时间,高效地提高绘制速度。     

虚拟手术缝合线实时打结仿真研究

针对虚拟手术中缝合线打结仿真时存在的实时性、逼真度较差等问题,采用质点弹簧系统(Mass Spring System,MSS)方法建模,并结合物体非线性及弯曲特性对其进行受力分析.采用Verlet法数值求解模型动力学方程,并基于跟踪控制点方法实现缝合线运动模拟.提出一种基于层次包围球的模拟受力方法解决缝合线打结过程中的自碰撞检测与响应.仿真结果表明,跟踪控制点方法能有效地完成缝合线的动态仿真,并且通过模拟受力方法能够实现缝合线的打结操作,增加了缝合线运动模拟的逼真度和实时性,提高了仿真效率.