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。     

基于层次化调度策略和动态数据复制的网格调度方法

针对在网格中如何有效地进行任务调度和数据复制, 以便减少任务执行时间等问题, 提出了任务调度算法（ISS）和优化动态数据复制算法（ODHRA）, 并构建一个方案将两种算法进行了有效结合。该方案采用ISS算法综合考虑任务等待队列的数量、任务需求数据的位置和站点的计算容量, 采用网络结构分级调度的方式, 配以适当的权重系数计算综合任务成本, 搜索出最佳计算节点区域; 采用ODHRA算法分析数据传输时间、存储访问延迟、等待在存储队列中的副本请求和节点间的距离, 在众多的副本中选取出最佳副本位置, 再结合副本放置和副本管理, 从而降低了文件访问时间。仿真结果表明, 提出的方案在平均任务执行时间方面, 与其他算法相比表现出了更好的性能。     

基于实例数据分析的多精度网格布料动画

在布料动画领域,细节变形褶皱的快速逼真模拟是一个具有挑战性的问题.多精度网格布料动画技术,在不同变形区域采用不同密度的网格,由此保证布料运动的丰富细节和更高的动画合成效率.已有的研究工作,主要针对多精度网格布料动画的可计算问题,即在动画过程中动态获取顶点或面片曲率,依据手工设定的阈值进行动态迭代精化,而对于有效性问题,即如何预测布料运动趋势并据此合理修改网格精度,未深入研究.针对该问题,在对布料运动过程中弯曲变形特征进行分析的基础上,提出一种基于实例数据分析的多精度网格布料动画方法.首先,选取一段持续的高精度布料动画作为实例数据,分析并提取弯曲变形模式;其次,以弯曲变形模式作为启发信息,结合有效的精化策略以及精化原则,对相应低精度布料模型进行逐层精化,从而构建多精度网格布料几何模型;最后,建立多精度网格各层质点的受力关系,并通过增加边界约束和质量约束,构建可适用于多精度网格的布料动画模型.实验结果显示,文中预构建的多精度网格模型可用于同类相似运动驱动下的布料动画计算,能够在保持较多细节变形的前提下,有效提高计算效率.     

基于局部自适应混合积分的动态布料模拟快速方法

针对布料动态模拟中快速稳定求解的瓶颈问题,提出了一种局部自适应的混合积分方法。在每一时间步长,网格中质点利用自身模拟参数求解一稳定的判断准则,据此自适应判定该质点相连弹簧不同弹性力部分引起的运动方程采用何种数值积分求解,从而有效提高了模拟效率且可以并行计算。另外,针对线性方程组的特点,用快速超松弛迭代法代替传统的共轭梯度法来求解,进一步提高了系统的性能表现。实验表明,该方法具有近似线性的复杂度,便于并行计算,并有良好的稳定视觉效果。     

基于平均曲率的布料模拟弯曲模型

通过对布料特性及内部结构的研究与分析,针对布料的弯曲特性提出一种非线性弯曲近似模型。首先对实际布料的弯曲属性值进行测量,获得布料的弯曲属性参数;然后,在此基础上建立基于平均曲率的弯曲近似模型来表示弯曲力。其次,利用曲面的平均曲率与高斯曲率对布料的三角网格模型进行分区划分。最后,根据子区域平均曲率的变化对弯曲力进行更新。仿真实验中,在不影响布料模拟质量的前提下,与Volino弯曲模型相比在弯腰时关键帧的速度平均提高了2.7%,抬臂时关键帧的速度平均提高了4.1%。实验结果表明,该模型对弯曲力的计算兼顾了简单性和精确性,能充分表现衣服褶皱细节,生成的衣服褶皱较真实。     

基于速度约束算法的动态布料模拟

针对三维布料动态模拟中质点-弹簧模型易发生超弹性现象的问题,基于速度过滤的思想,提出了质点速度约束方法。该方法建立了一个速度约束不等式,作为超弹性现象是否发生的判断依据;并对不满足约束条件的质点速度进行约束调整,进而避免了超弹性现象的发生。此外,对质点-弹簧模型的内力和外力进行了分析,并对外力中的风力模型进行改进,优化了计算流程,提高了计算速度。实验证明该方法易于实现,稳定性强,并产生了较好的视觉效果。     

一种全局统一的层次化网格资源模型

网格计算通过新的组织方式将广域网上的各种计算资源、信息资源、设备资源等集成起来，以统一的方式向用户提供服务，是当前网络计算领域的研究热点，引入逻辑资源树的概念，通过抽象资源参数，提出了一种全局统一的层次化网格资源模型，支持资源的动态加入与删除，与资源池及全局一本地两层资源模型相比，提出的资源模型有效地屏蔽了广域网上资源的异构性，提高了资源的可扩展性；同时根据网络通信性能对资源进行层次化组织，避免了盲目的资源选择，该模型进行资源查找的时间复杂度为Olog(N)，有较高的查找效率。     

信息网格中元数据层次化结构模型的研究和应用

数据的透明访问是信息集成技术研究的重点问题之一，分布自治的动态网格环境为数据的透明访问带来了更大的挑战，因此网格在分布式数据的异构透明和位置透明的基础上，提出了名字透明、并行透明、模式变更透明等更高层次的要求，这对于描述资源结构、内容、访问方式的元数据的设计也提出了更高的要求，基于信息资源空间模型的元数据层次化结构模型对屏蔽物理资源模式差异和模式变化，实现物理资源命名和位置独立性，实现资源透明访问的目标具有有益的帮助，最后介绍了支持这种元数据结构的元数据目录服务在铁路信息网格中间件中的设计和实现。     

基于增强动态稠密轨迹特征的布料材质识别

为了克服基于视频的布料材质识别中由于忽略了动态因素的影响导致材质识别准确率低的难点,利用布料仿真视频库,提出一种基于增强动态稠密轨迹特征的布料材质识别方法以有效识别布料的材质属性信息.首先利用材质合成方法构造64种不同材质的布料仿真视频数据库;然后利用构造的布料动态视频库,通过迁移预训练的VGG网络增强布料动态视频的各帧特征信息,并消除部分非动态特征;其次利用动态稠密轨迹特征描述布料视频的动态特征,以充分捕捉不同布料材质视频的动态信息;最后通过Fisher向量编码生成布料动态信息的特征数据库,并训练SVM分类器建立布料材质视频动态信息到材质属性参数的映射.利用构建的布料仿真视频库作为数据集进行实验的结果表明,该方法对64种不同布料材质视频的材质种类识别准确率达到73.83%.     

一种基于物理模型的布料湿润效果真实感模拟方法

通过分析布料和流体之间的相互作用与关系,本文提出了一种新的基于多孔粒子模型的布料湿润效果真实感模拟方法。该模型可以看作是一种改进的弹簧质点模型,借鉴粒子模型的一些基本概念,模型中采用了多孔粒子这一结构。该结构中的孔隙可以作为流体在布料中的存储空间,由于相邻多孔粒子中流体存储量不同,形成的毛细压强差推动流体在所有粒子中流动。同时,该模型按照达西渗流原理控制整个流体湿润布料的过程,并且根据相关粒子饱和度的不同选择不同的纹理,用映射不同纹理的方式表现湿润过程中布料材质的改变。该模型计算效率高,且具有很强的可扩展性。     

基于简化的质点弹簧模型的布料模拟

首先运用质点弹簧系统建立布料的面模型,针对布料模拟中经典的质点弹簧模型效率不高的问题,提出了简化的质点弹簧模型,通过减少弹簧的数量来简化模型提高效率;为提高数值求解的计算效率,用显式欧拉法对模型进行数值求解;针对模拟过程中存在过度拉伸的问题,通过构造约束变形进行了合理解决,选用层次包围盒法对布料进行碰撞检测;最后在确保模拟的稳定性的基础上,高效.逼真的模拟出了布料.     

基于改进的质点—弹簧模型的织物模拟

目前,织物模拟方法普遍存在实时性不高、真实感不强等问题.针对存在的超弹性现象,提出了改进的质点-弹簧模型.与传统的质点-弹簧模型相比,改进的模型增加了两个约束条件:轻杆和轻绳.实验表明该方法不仅有效地解决了现存的超弹性现象,而且模拟了织物撕裂现象,模拟效果更加真实.     

基于自适应Runge-Kutta法的织物动态模拟

运动微分方程的数值求解，是实现基于物理模型的织物仿真的技术关键。针对具有高精度要求的织物动态仿真，提出利用显式Runge-Kutta高阶方法解决仿真过程中运动微分方程的求解问题，并采用内嵌的Cash-Karp计算格式，从自动调整步长和控制精度两方面优化算法。实验证明，基于内嵌的Runge-Kutta自适应法精度高，易实现，具备良好的稳定性，并可直接获取误差，自动调整步长确保精度，使系统的求解效率得以进一步提高。     

基于质点约束算法的窗帘动态模拟

针对传统质点位置修正方法在处理超弹性现象时的布料抖动问题,提出一种基于质点—弹簧模型的质点约束方法。在每次迭代中只对拉伸最长的弹簧进行位置修正,其余过度拉伸的弹簧只作质点速度调整。算法以窗帘动态模拟为例,快速逼真地模拟了窗帘在外力作用下的飘动效果。实验结果表明,该方法能够抑制超弹性现象的发生,并能有效地避免布料不切实际的抖动,具有较强的稳定性。     

融合随机森林模型的布料分层建模

目的 在布料仿真中,针对基于物理方法计算复杂、耗时长、实时性差的缺点,提出了一种融合随机森林模型的布料分层建模方法。方法 采用基于物理的方法计算出各个质点的初始位置,连接各个质点形成最初始水平布料。然后通过使用随机森林模型的回归算法来推断质点在下一水平布料的位置,使用3细分法连接质点,再通过边翻转操作生成稳定的布料网格,重复上述过程直至产生满意的动画效果。结果 在固定共轭梯度法（CG）改进后的隐式积分方法和交替方向乘子法（ADMM）的迭代次数,保证两种传统方法计算的模拟结果具有相似误差的情况下,实验结果表明,当模拟的质点数较少时,融合随机森林模型的布料分层建模方法与两种传统基于物理的模拟方法相比,没有很大的优势,但在模拟足够数量的质点时,融合随机森林模型的布料分层建模方法的模拟速度相比于ADMM算法提高了约26%。结论 采用随机森林模型来进行分层布料模拟,省去了传统基于物理的模拟方法进行的大量数值计算,显著提升了布料模拟的效率,并且在施加外界力、与外界物体发生碰撞的情况下,融合随机森林模型的布料分层建模方法依旧可以产生稳定可靠的模拟动画,是一种高效的布料模拟方法。     

融合QPSO算法的多精度布料仿真建模方法

在布料建模领域，如何快速模拟布料形变之后的褶皱细节是研究的热点。通过使用多精度布料建模方法，在布料的不同形变区域使用不同精度的网格，可以有效平衡建模的精度和速度，已有的工作主要是在布料形变过程中，动态计算出布料质点邻域的曲率，依据人为设定的阈值，划分出布料的多精度区域，而在大部分场景中，布料的变形模式没有规律，固定不变的阈值可能会影响布料的仿真效果。针对该问题，首先将基于量子行为的粒子群算法引入建模过程，通过粒子群算法对布料表面的搜索，提高了布料弯曲部位的搜索效率，优化了多精度布料的建模速度和精度，其次针对布料仿真运动过程进行研究，参考布料受空气阻力的数学模型，以及粒子动力学中的数值积分方法，优化布料运动的仿真计算方法。实验证明，与现有布料多精度方法相比，该方法能较快检测到布料褶皱区域并判断是否需要细化，且能较好地表现出布料仿真过程中空气阻力对布料造成的形变。