基于粒子系统方法的三维火焰模拟

文章设计了粒子系统火焰模型,详细讨论了模型中粒子的属性及其变化,实现了具有较强真实感的颜色变化和动态摇曳等火焰特性,采用纹理映射和视线跟踪技术进行三维火焰渲染;同时,采用了层次化的编程结构,用以提供简单实用的交互性火焰模拟。最后提供了篝火、烛火、火箭尾焰以及战场火焰模拟的效果图。     

火焰模拟方法浅谈

通过基础理论的介绍,简单地谈了火焰模拟的几种方法,并着重介绍了基于粒子系统和纹理技术的火焰模拟方法。     

基于改进的粒子系统的火焰模拟

在总结了国内外学者所建立的各种火焰模拟方法的基础上,基于粒子系统模型,对传统粒子系统的火焰模型进行了一些改进.详细讨论了改进后控制参数和函数的由来和设置,并研究了各个控制参数对于火焰效果的影响.同时,也拥有对风等外界影响因素的丰富体现力,在一定程度上克服了随机性,能够生成不同形态的火焰燃烧的情景.最后给出了一些已经实现的火焰效果.     

基于粒子系统的火焰模拟与优化

为了解决火焰模拟难以实现实时性和真实感的问题,提出了基于粒子系统的火焰模拟优化方法.首先分析了利用粒子系统模拟火焰的基本原理,在此基础上,结合纹理映射方法进行火焰渲染,然后在渲染的过程中分别从实时性和真实感两个方面对粒子系统进行了优化,使性能得到显著提高.实验结果表明,该优化方法可以有效地降低模拟时间,同时能得到更为真实的模拟效果.     

基于粒子系统和纹理绘制的火焰模拟

不规则物体的模拟一直是计算机图形学的研究热点和难点,而火焰在时间和空间上的多变性,更具有挑战性。本文详细讨论了火焰模型中火焰粒子属性的变化和纹理图片的选取。粒子系统是模拟不规则物体的有效方法,结合纹理映射增强绘制结果的真实感,可大大降低粒子数量,提高了绘制效率。实验表明,这种方法满足真实感和实时性的要求。     

基于GPU和粒子系统的三维火焰模拟

基于粒子系统的火焰模拟是可视化仿真中的一个重要环节。目前,一些火焰模拟方法中的不足之处在于粒子计算时间长、渲染效果不真实等。基于粒子系统提出了一种三维火焰模拟算法,并利用GPU加以实现。其基本思想是运用物理动力学原理分析现实生活中的火焰运动,构建出火焰粒子系统模型并实现火焰的三维效果。实验表明,用该方法模拟火焰效果比较真实、速度快,在PC上可以得到令人满意的效果。     

火焰的快速模拟

在粒子系统方法的基础上,比较了近年来的最新研究成果和实际应用方法,提出了基于纹理片的快速的火焰模拟方法.选用合适的纹理片,设置较小的透明度,以纹理叠加方式来演示燃烧的过程;给出了具体的模拟步骤,并且通过不同的设置来构造不同的燃烧场景.对比分析显示,纹理片方法在很多方面都具有一定的优势,也具有一定的扩展空间和应用前景.最后给出了实际的计算机模拟效果.     

基于LOD的火焰粒子生成技术

在对粒子系统理论进行深入研究的基础上,详细分析粒子系统中粒子初始属性的设置方式和粒子动态变化的特性,并从LOD模型出发,推导了粒子系统中新粒子的产生数目与视点距离之间的数学模型,进行了火焰的粒子模拟,取得了很好的效果.     

基于 N-S 方程和纹理映射的实时火焰模拟

由于使用数学物理方法模拟火焰动画的计算量太大难以实现实时性,本文提出一种新的火焰模拟方法。该方法结合数学物理方法和粒子系统的优点,采用不可压缩的Navier-Stokes方程作为火焰模拟的物理模型,通过简化外力项的计算来提高计算速度。在渲染火焰时,提出一种新的基于纹理的火焰渲染方法来实现令人满意的火焰动画效果。实验基于OpenGL,以C＋＋编程,使用提出的方法成功实现火焰的实时模拟。     

一种改进的实时火焰模拟算法

本文根据火焰的性质,在经典粒子系统的基础上提出了一种改进的实时火焰模拟算法.在初始化新火焰粒子的位置属性时,利用高斯随机数确定火焰粒子的初始位置;通过对火焰 运动的分析,简化现实中火焰的复杂运动,从而提高了系统的时间性能;引入动态的运动场,使火焰的动态行为更加真实、生动.实验证明,采用该算法模拟的火焰效果真实且在普通PC机上满足实时性要求.     

基于视频动态纹理的火灾检测

长期以来,森林火灾检测一直都是世界范围内的一个重要研究课题,对于保护地球环境及人类安全都有重要意义.基于视频监控的火灾检测对于实时性和正确性要求很高,而传感式探测器和传统图像型探测器不能满足要求.提出了一种基于动态纹理特征分析的新型图像型火灾检测算法,对于森林这样的复杂大空间场景尤为适用.通过对CCD摄像机拍摄的视频图像,建立线性动力系统(LDS)模型,分析其动态纹理特征,最后利用Adaboost分类器判断火灾是否存在.实验结果表明,此算法能够达到95％的检测准确率,且具有较好的应用前景.     

地下矿CA粒子系统火灾蔓延仿真

为了对火灾在地下矿巷道中的蔓延情况进行仿真,提出了一个元胞自动机理论和粒子系统理论相结合的地下矿巷道系统中火灾蔓延仿真方法。针对地下矿巷道这个特殊环境,采取可变邻域半径的元胞自动机模型来仿真火焰在巷道中蔓延的情景;同时,引入基于粒子系统的烟雾模型,把燃烧着的元胞作为烟雾模型的粒子发射器。整个仿真系统基于同一时钟运行,把时间、空间、火烟的物理行为有效地结合起来,不仅能非常直观地仿真出火势蔓延态势和烟雾扩散运动过程,并且通过在仿真过程中计算记录不同时刻火灾蔓延距离和入侵巷道烟雾粒子数量等数据,可以获取大量巷道环境相关信息,为逃生决策和火灾预防与控制提供依据。     

图像方法在火焰粒子系统中的应用

图像方法仅以屏幕像素为分析对象,与景物的复杂度无关。本文将图像方法嵌入到火焰的粒子系统实现中,用预定的图像来填充火焰的内焰部分,用粒子来形成火焰极不规则的外焰部分,从而在保证火焰高度随机外形的前提下用图像填充降低火焰内部的绘制代价。与其它单纯的粒子系统相比,这种图像、粒子相结合的方法在达到相同的视觉效果下,显著地降低了系统的粒子数,提高了运行效率。     

基于视频的改进的火焰目标分割方法

本文提出了一种改进的基于RGB与HSI颜色模型的火焰目标分割方法,能完整地提取出火焰目标。这种方法是在实时视频流中,采用对抽取出的两帧图像进行帧间差;然后根据RGB与HSI火焰颜色模型进行筛选,获取火焰目标边缘部分像素作为火焰种子;进行以火焰种子遍历八邻域区域生长的方式,提取出完整的火焰。相比以往的火焰分割方法,改进后的方法能更完整地对火焰目标实现分割,也更满足实时视频监控的要求。实验结果证实,提出的改进方法能完整地分割出火焰目标。     

基于区域划分的快速图像插值算法

图像插值是将低分辨率图像放大后提高视觉效果的有效方法,传统算法中有较简单且算法复杂度小的方法,但插值后的图像常常有锯齿边缘或者效果模糊,因而实际应用并不广泛。为克服以上缺陷,提出了一种先将图像进行区域划分,然后再进行快速图像插值的算法,既保证了算法较低的复杂度,又优化了图像显示效果,适合实际应用。     

基于元胞自动机的林火蔓延三维模拟仿真研究

为了在虚拟三维环境中模拟出森林火灾的发展蔓延状态,利用三维引擎进行仿真研究。说明了三维元胞的定义、状态、邻域和转换规则函数;通过求得林火蔓延公式的参数在在8个邻域方向上的分量,得到林火蔓延公式在相应方向上的分量公式。利用Unity3D三维引擎建立野外三维地形,通过不断调整其自带粒子系统的参数,建立适用于不同条件的火焰库和烟雾库,输入气象因素后即可实现林火在三维环境下的模拟蔓延。将野外实地点烧数据与模拟效果进行对比,可以看出模拟的效果与实地点烧相近,模拟效果符合要求。     

HSI和区域生长结合的火灾图像分割方法

森林火灾图像分割是火灾特征和识别的重要前提,其分割结果将直接影响到火灾识别的准确率。针对常用的图像分割方法进行了分析,在此基础上提出了HSI模型和区域生长结合的森林火灾图像分割方法。该方法首先将原图像转换到HSI空间,提取图像中H、S、I分量;然后在原图像中选取种子,并对其H、S、I分量图像进行区域生长;最后对各分量区域生长后的图像进行合并,最终得出分割图像。并与常用分割方法仿真结果进行了比较,试验结果表明：该算法对森林火灾分割精度高、抗扰性好且应用范围广泛,对森林火灾分割、识别具有重要意义。     

一种基于自适应光滑长度的SPH液体模拟方法

传统SPH流体模拟方法通常使用固定的粒子光滑长度进行插值计算,在某些情况下会导致较大的插值误差。为提升模拟精度,建立了粒子光滑长度与邻居粒子密度调和平均数间的关系,自适应调整粒子的光滑长度,并设计和定义了相应的邻居搜索方案和核函数以解决受力不对称的问题。经实验验证,粒子邻居数方差有效降低,解决了传统SPH支持域固定导致的粒子插值误差过大的问题,使仿真结果更接近物理事实。同时由于物理计算精度的提高,模拟稳定性得到增强,可使用更大的时间步长,有效提升了模拟速度。最终,相比其他方法在视觉质量和模拟速度上均具有一定优势。