基于细胞自动机的动态云实时模拟

具有真实感云的实时模拟应用非常广泛。基于细胞自动机技术建立云模型,明确了边界网格点的处理方法。通过改进变换规则,引入了上升气流的作用,加快了运行速度并反映了云的真实特性。在光照计算过程中,将多重前向散射光照运用于细胞自动机方法中,并将近似米氏散射的Henyey-Greenstein相位函数嵌入到前向散射光照模型。仿真实验表明,该方法提高了云的外观的真实性,可以实现云的实时绘制。     

一种在铣削实时仿真中基于二叉树网格划分方法

铣削实时仿真中广泛应用Z-Map方法描述几何体网格变化,模拟工件表面.三角形网格模型简单,可以用二叉树结构表示三角网格之间边的关系.创建二叉树网格几何体,分析父子关系和无父子关系两类共边网格相邻单元的划分方法.提出铣削区域计算公式,完成铣削区域的网格划分,验算在铣削实时仿真中区域网格和全域网格的仿真性能.结果表明,用二...     

基于粒子系统和形状匹配的实时无网格变形仿真

介绍了一种基于粒子系统和形状匹配的无网格变形算法。该算法将模型的每个顶点当成一个粒子,一个模型对应一个粒子系统,通过粒子系统控制物体外形。同时,每个粒子都对应一个目标位置,粒子与其目标位置之间存在弹力,能将粒子拉向目标位置,使得变形后的物体能够恢复原来的形状。目标位置可以通过粒子系统未变形时的静止状态与当前变形状态之间的形状匹配来计算。该算法简单,易于实现,且不需要复杂的数据结构。实验结果表明该算法稳定,具有实时性,可以有效地应用于三维游戏中。     

网格环境下基于HLA的分布交互仿真动态交互研究

基于HLA开发的分布交互仿真缺乏灵活性，不支持动态资源分配。网格服务是开发基于网络的分布交互仿真的另一途径，但只应用网格服务开发分布交互仿真，开发者必须自己创建通信机制来协调仿真执行。本文提出了一个动态交互框架，将基于HLA的分布交互仿真建立在网格服务的基础之上，来克服两者所存在的问题并发挥各自的优点，实现仿真资源的动态分配、动态状态监控及任务动态迁移。文中详细地阐述了框架的构成、框架关键服务构建的设计和实现、各种网格服务的机制及服务接口，并给出实例进行验证。     

基于动态关键路径的仿真网格资源调度算法

从仿真系统工作流的关键路径分析，确定关键路径上的联邦成员节点，使网格资源调度方面优先获得保证。簦于仿真网格系统运行的复杂性和不确定性，引入了随机规划理论，提出了仿真网格的动态关键路径概念以及基于动态关键路径的资源调度算法，共同解决当资源有限以及任务相关情况下仿真网格的资源调度问题。具体实现，主要使用遗传算法以及MCP算法。仿真实验结果表明，基于动态关键路径的资源调度算法能够优化仿真网格资源的调度。     

基于云模型的网格资源分配策略

网格是下一代的Internet,是目前网络研究的重点。网格资源分配是网格中非常重要的部分,而且网格资源有分布、异构、动态、由多个组织所拥有和具有不同的使用、访问及消费模型等特点,属于定性的范畴。传统的网格资源分配策略无法有效对定性的网格资源进行分配,容易形成网络瓶颈。云模型是定性定量间转换的不确定性模型,通过它能将定性的网格资源转换为定量的表达。因此笔者提出了一种新的网格资源分配策略,把云模型运用于网格资源分配,将定性的网格资源映射为定量的可细微变化的不同云滴,然后再配合目前研究相对比较成熟的算法或模型进行资源分配,实验表明新的策略能更准确地对网格资源进行评价并有效分配。     

基于动态网格k邻域搜索的激光点云精简算法

由非接触式扫描方法获得的点云数据存在大量的冗余点,为便于模型重构, 提出一种新的基于动态网格k邻域搜索的点云精简方法.首先,对点云进行k邻域搜索,在k邻域搜索过程中采用动态网格的方法快速寻找k邻域点;然后,根据数据点的k邻域计算点的曲率、点与邻域点法向夹角的平均值、点与邻域点的平均距离,并利用这3个参数定义特征判别参数和特征阈值,比较大小,对特征点进行提取;最后,利用包围盒法对非特征点进行二次精简,将精简后的点云与特征点拼接,实现精简目的.实验结果表明,所提出方法与其他k邻域搜索方法相比,提高了计算效率,并且将特征提取与二次精简方法相结合,既可保留模型的几何特征,又能避免空洞区域的产生,在精度和速度上都取得了较好的效果.     

三维动态云快速模拟的新方法

自然景观真实感的模拟是计算机图形学领域中的研究热点和难点之一.尽管人们对静态云的真实感模拟进行了大量的研究,动态云模拟的工作还比较少.动态云的快速模拟技术在计算机游戏动画、飞行视景仿真、影视广告等许多领域具有重要的应用价值.提出了一种三维动态云快速模拟的新方法.首先,在较低分辨率的网格上求解云运动的物理方程,获得动态云的速度场.然后,采用纹理漂移的方法来增加云的表面细节.通过充分利用GPU的加速性能,该算法可以达到较高的绘制速度.最后,对上述算法进一步优化处理,使其可以适用于多种硬件平台.     

基于仿真网格的SBA协同环境研究

为解决"基于仿真的采办 (SBA) "协同环境中存在的诸如资源共享困难、互操作性差等一系列问题,实现SBA系统中工具、技术、人和过程的集成;通过研究SBA协同环境体系结构,分析仿真网格体系结构及其所具有的资源共享、协同工作、基于统一的开放技术标准等技术特性,设计了面向应用的基于仿真网格的SBA协同环境体系结构;该体系结构具有多项技术优势,可以很好地解决SBA协同环境实现中面临的各种问题,满足SBA协同环境的设计要求,为SBA协同环境原型系统的实现提供框架支持;最后展望了基于仿真网格的SBA协同环境的应用前景.     

基于动态遗传算法的网格计算任务调度

针对网格任务调度的动态特性,提出一种改进的遗传算法——动态遗传算法(DGA),设计了新的编码机制和适应度函数,以及相应的选择、交叉和变异算子。根据网格系统各服务节点的计算能力、负载及网络状态进行动态调度,不仅使总的完成时间最短,尽量使主机的空闲时间最短,同时满足每个任务的截止时间的要求。在OPNET环境中构建了一个局部网格仿真模型,对所提出的动态遗传算法进行了仿真实验,并与其他常见网格任务调度算法进行了对比,结果表明动态遗传算法具有很好的优化能力,提供了较好的服务质量。     

多尺度活动网格在云场景仿真中的应用

目的已有的基于网格的流体仿真方法存在效率低的问题,不利于物体参与交互,提出一种多尺度活动网格方法用于云场景的仿真以及云与物体的交互仿真。方法自动选择全局与局部网格的分辨率,对参与交互的物体建立OBB(oriented bounding box)层次包围盒以提高仿真效率。针对云的粘性系数非常小的特点,简化了它们的运动方程与热动力学方程。基于提出的方法对偏微分方程进行了离散化,在方程离散化处理过程中,采用迎风差分方法以保证仿真过程的稳定性。实现过程中,运用GPU的计算性能提高仿真速度。结果通过云场景的仿真进行了实验,结果表明,可以较为真实地绘制不同时间段的云场景,能满足大规模云场景的仿真需求,实现了云场景以及云与刚性物体交互的实时绘制。结论相比已有基于网格的方法,本文方法可以容易地在GPU上实现,且提高了仿真效率与绘制图像的真实感。     

基于局部密度和动态生成网格聚类算法

为了解决网格聚类算法中的输入参数和聚类结果不精确问题,提出了基于局部密度的动态生成网格聚类算法(DGLD).该算法使用动态生成网格技术能大幅度地减少数据空间中生成的网格单元的数量,并简化邻居的搜索过程;采用局部密度思想解决数据空间相邻部分对网格密度的影响,提高了聚类精度.该算法不需要用户输入参数,能识别任意形状的聚类并有效地去除噪声点.实验结果表明该算法是有效的.     

基于OpenGL的河道地形实时仿真方法

由于分析跨河桥梁、防洪堤坝等水利工程影响河流过水断面、上下游防洪的相关软件较少,而且目前多数三维建模软件侧重于三维对象的建模,缺乏对场景和模型的实时控制,因此,提出并实现基于OpenGL的河道地形实时可视化显示系统.该系统首先从航测数字线划图(Digital Line Graphic,DLG)文件中自动提取数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)数据,然后选用分段二次Lagrange插值基函数对原始河道地形数据进行插值处理,最后以三角形不规则网(Triangular Irregular Network,TIN)为基础,采用Visual C 并结合OpenGL的编程环境进行实现.     

基于相交划分的动态网格聚类算法*

为了解决相交网格划分技术中聚类结果对数据输入顺序的依赖性和聚类结果精度不高的问题,提出了一种基于相交划分的动态网格聚类算法(DGBO)。该算法利用相交网格划分技术和移动网格技术来解决上述问题,通过连接相交的高密度网格单元形成聚类,只需一个参数,运行速度快。实验表明,DGBO算法能够快速有效地对任意形状、大小的数据集进行聚类,并能很好地识别出孤立点和噪声。     

基于粒子约束的布料实时模拟

采用修改的质点—弹簧模型对布料进行了物理模拟。弹簧不产生粒子间的内力,而是提供粒子间的相关约束。根据这些约束,在满足物理模型的相关条件下不断地调整粒子的位置,实现布料的实时模拟;利用空间哈希表,实现布料的自身碰撞检测;使用Nvidia显卡的统一计算架构(CUDA)技术,对布料模拟进行了硬件加速,使布料模拟的帧速得到了数十倍的提高。     

基于规则网格的层次化布料动态模拟方法

在布料动态模拟仿真过程中,收敛速度和模拟效率是两个核心指标,可以很好的反应布料在动态过程中的模拟效果。针对布料动态模拟中的收敛速度慢、模拟效率低的问题,提出了一种基于规则网格的层次化模拟方法,实现了基于位置的层次化动态模拟。在该方法中,利用层次化思想在原始网格的基础上构建层次化约束网格,在这个过程中,可以采用不同的决策函数对网格进行精简,构造出更加满足目标要求的约束网格,在构造完成后利用提出的权值关联模型对各层次进行再矫正。在模拟过程中,原始网格利用层次化约束网格从最粗层到最精细层进行收敛矫正,有效避免了传统为提高收敛速度而单一的增加约束矫正迭代次数的问题。为了检验模拟性能,布料在周期钟摆风场下进行了实验。实验表明,在基于规则网格的层次化方法模拟下,能很好的解决传统模拟的约束震荡问题,并且效率高,稳定性好。     

基于动态网格细分的烟雾模拟

提出了一种基于动态网格细分的烟雾模拟方法,该方法主要采取图形设备上的动态网格管理对烟雾进行并行处理以达到泊松方程的迭代求解。为了实现高性能,利用高速缓存以提高存取权限和适应硬件的能力。实验结果表明,该方法能够实现比较快速的模拟,结果比较令人满意。     

基于改进Qsplat算法的三维动态积云模拟研究

尽管人们对云模拟进行了大量研究,但是现有的云模拟算法很难在保证实时性的情况下得到真实感较强的云图形。针对这个问题,提出一种结合Qsplat算法与IFS算法的粒子系统的积云模拟方法,并考虑了积云的结构特点。首先,基于Qsplat算法的细节层次树型结构建立树型结构粒子系统,加速粒子系统搜索速度;然后,对距离视点较近的粒子使用IFS迭代函数系统算法增加层次包围球树的层次以丰富云体局部细节来建立云的外形;最后,使用球形图元映射二维纹理进行云的绘制。最终实现了三维动态积云的快速实时模拟。实验结果表明,该方法能够快速地生成实时三维动态积云图形,图形真实感强。     

动力学系统实时仿真数值方法研究

从6个方面概述动力学系统实时仿真数值方法的一些最近的研究进展，内容包括：产时仿真快速混合算法、实时并行Rosenbrock算法、实时并行组合算法、微分代数系统的实时算法与实时并行算法、实时间断处理并行算法以及一些并行算法的效率分析等。给出构造实时仿真算法新的思想和方法，同时也涉及一些有关问题的讨论。     

基于物理模型的烟雾实时模拟

本文提出了一种基于物理模型的烟雾的实时数值模拟方法.真实感和实时性是计算机图形学追求的两个目标.传统的动画技术生成的物体运动是虚拟的,并不能完全反映物体的真实运动.与传统的动画技术相比,基于物理的动画更能表现运动的真实性.在用非粘性不可压欧拉方程表示烟雾的物理模型的基础上,利用破开算子法将其分解成外力项、对流项和投影项分别进行求解,每一步都稳定,因而整个求解也就稳定.求解过程的稳定性保证了模拟可以用大时间步长,也就保证了模拟的实时性.与传统的方法相比,能同时满足计算机图形学的真实感和实时性要求.