协同系统中三维图形渲染的分布式架构

在三维协同系统中,三维图形的渲染效率和传输速度影响到了系统的整体效率。本文采用分布式架构保证三维图形在协同系统中的渲染和传输效率。把渲染好的三维图形以拍照的形式生成图片在网络中传输,打破了传统三维图形渲染对浏览器的限制以及对移动终端消耗巨大资源的局限。服务器端通过建立多线程TCP通信,既保证了用户交互操作的可靠性,同时又避免了多个用户同时操作三维图形时出现的操作二义性。最终实现用户与三维图形的实时交互,从而提高用户体验。      

基于OGRE的虚拟场景的构建

在游戏以及虚拟现实中,需要创建大量的虚拟场景,该文利用3D建模工具创建场景模型,通过对模型的转换,利用OGRE图形引擎对模型进行实时渲染,提供了高性能的图形表现。     

一种基于OGRE图形引擎的实时分布式渲染系统

虚拟现实的实时交互得到了越来越广泛地应用,实时分布式渲染有效地解决了普通PC机渲染的时间瓶颈问题,提高了系统实时渲染性能和输出分辨率。在对分布式渲染原理研究分析的基础上,依据设计模式的思想,设计了一种基于Sort-First结构的实时分布式渲染框架和同步机制,并在实践中应用OGRE图形引擎实现了该系统。     

虚拟现实中虚拟场景的建模与协同控制

虚拟现实技术中场景的建模和控制是人们关注的焦点,协同技术可以大大提高群体协同工作的效能;为探讨在虚拟现实中高效的对虚拟场景进行建模和控制,应用协同技术思想,设计了一个虚拟协同交互系统,并在其基础上通过利用VRML和Java技术实现了一个融合了协同机制的虚拟就业市场系统。     

基于OGRE引擎的森林场景渲染研究

森林场景的实时渲染仍然是图形学领域的一大难题。针对森林场景的复杂性和大数据量等特点,该文在OGRE图形引擎的基础上,通过八叉树结合OGRE中的静态几何体的方法实现大规模森林场景的实时渲染。实验结果表明通过这种方法能够在实时渲染的基础上仍能保持较好的视觉效果。     

利用OSG三维图形渲染引擎实现的骨骼动画

动态实体模型是虚拟场景的重要组成部分,骨骼动画是表达虚拟场景中动态实体行为的主要技术。提出了一种虚拟场景中三维模型骨骼动画渲染的策略,即采用第三方软件建立三维动画模型,基于Cal3D动画控制机制,使用OSG三维图形渲染引擎对虚拟场景中运动的三维模型进行模拟。在VisForest软件的基础上,集成了骨骼动画渲染方法,解决了动物在虚拟地表上“踏空”的问题,扩展了动态实体在虚拟环境中的行为模拟。以梅花鹿和大象为例,逼真地模拟了动物在虚拟环境中的奔跑和行走的过程,模拟过程中动作衔接比较自然。     

虚拟场景实时渲染软件优化方法

针对影响虚拟场景实时渲染速度与场景精细度的矛盾,研究了虚拟场景实时渲染的软件优化方法.对虚拟场景构建的设计阶段进行场景分割与预存储,对建模阶段进行模型与贴图的优化处理,对运行控制阶段进行可见性细节层次设置与多线程控制.使用这些优化方法后,在保持视觉效果的同时,有效降低场景的复杂度,减少硬件设备的负担,从而提高实时渲染的速度与交互操作的流畅性.     

分布式实时渲染中帧同步的实现

分布式实时渲染系统有效地解决了单机渲染的时间瓶颈问题。但在该系统中,由于每一帧图像在各个部分的场景复杂度不一样,这样就造成了渲染端节点负载不平衡,这将导致各输出端节点显示的图像不能组成一幅连贯的图像。为了解决该问题,本文提出了在分布式实时渲染系统中,通过控制端节点发送命令通知渲染端节点切换缓冲,然后渲染端节点发送请求要求控制端节点发送数据的方法来实现分布式渲染的帧同步。     

物理引擎与图形渲染引擎绑定的研究与实现

近年来,物理引擎在计算机仿真模拟和游戏应用等领域扮演着越来越重要的角色.一款专业的图形渲染引擎与物理引擎相融合,能够更好地体现出虚拟现实场景的逼真性.在对国外专业的面向对象图形渲染引擎和牛顿物理引擎的基本内容和设计原理进行研究的基础上,分析了如何有效地将物理引擎与图形渲染引擎相互绑定,并给出了绑定系统的类库结构及实现方法.最后在实现的绑定平台下构建出了两个体现物体物理特性的虚拟场景.     

虚拟现实环境下的分布式服务器架构策略研究

虚拟现实环境下,数据实时性和系统稳定性的高要求对服务器架构的设计和优化提出了新的挑战。针对虚拟现实环境下海量数据存储效率的提升和系统性能的优化,提出了一种新的分布式服务器架构,该架构基于分布式协调框架ZooKeeper、分布式缓存架构Redis以及MongoDB分片机制,并改进一致性Hash算法来优化Redis缓存架构,同时优化MongoDB分片的负载均衡机制。经过相应的仿真验证,该架构在虚拟现实环境下具有有效性。     

超级电容负载的耦合并联充电系统无源分布式协同控制

储能式轻轨车辆采用超级电容作为动力源,其并联充电系统每个充电机不可避免的存在着线路不对称、元器件老化及工艺误差等因素,使得输出电流不均衡.本文将并联充电系统的电流均衡问题抽象成一类非线性耦合动态互联系统的输出同步问题,结合系统的无源性,根据最近邻原则,借助饱和函数,设计了保证控制输入有界的输出同步控制器.利用子系统存储...     

应用于实时控制系统的线程池调度策略设计

在进行多任务实时控制系统设计时,采用线程池技术是一种有效的解决方法,但必须首先避免超时的发生。为了降低线程完成的超时发生率,采用Half-Sync/Half-Async线程池架构建立实时控制系统的线程池,利用最小二乘支持向量回归机（LSSVR）对线程执行时间进行预测估计,再基于估计结果对线程池线程的分配调度优先级别算法进行设计。性能测试以无线图像传感器网络节点为对象对所设计的LSSVR线程池及其他线程池在不同状态下的超时发生率做了比较,结果表明在大多数应用情况下LSSVR线程池在抑制超时方面具有明显的优越性。     

航空CBT中协同训练系统的设计与实现

通过将计算机支持的协同工作(computer supported cooperative work,CSCW)的概念引入计算机支持的教育培训(computer based training,CBT)领域来设计与开发基于虚拟现实思想的娱乐型的教育培训软件--航空CBT,它支持在局域网环境下的多人协同的分布式交互仿真操作训练系统,并应用了虚拟仿真和多人异地协同的计算机应用领域的前沿技术.系统开发采用混合式网络结构,运用3D动画、DirectX、COM、WinSock技术,在VirtoolsDev 3.0环境中编译运行,利用Visual Studio 6.0进行自主模块开发,以增强系统功能,优化运行性能.     

聚类立即辐射度及在增强现实中的应用

提出一种聚类立即辐射度方法,以实现增强现实等领域需要高度真实感的全局光照算法来实现实时交互的绘制效果要求。为此,改进了传统的立即辐射度方法,将大量的用于表达间接光照的虚拟点光源聚类到少量的虚拟面光源中,并使用实时软阴影算法快速计算可见性。同时,借助图形硬件GPU加速场景绘制。实验结果表明,算法在增强现实环境等领域中支持完全动态场景,且在保证良好视觉效果的前提下获得了实时绘制帧率。     

编队协同对地攻击指挥决策系统体系结构研究

对有人机/UCAV编队对地攻击指挥决策系统体系结构进行了研究。首先分析了有人机/UCAV编队协同对地攻击作战体系结构,建立了编队协同作战指挥决策模型,对人机功能进行了划分,提出了有限中央控制下的分布式有人机/UCAV编队协同指挥决策体系结构。在此基础上,基于MAS理论,建立了编队协同对地攻击MAS体系结构,给出了UCAV Agent的详细结构。最后,采用HLA开发环境建立了系统仿真结构模型,仿真实验证明了所建立系统体系结构的有效性。研究内容对提高编队复杂作战环境适应能力和整体作战效能至关重要。     

基于虚拟现实技术的移动机器人视觉伺服控制系统设计

为了有效确保移动机器人视觉伺服控制效果,提高移动机器人视觉伺服控制精度,设计了基于虚拟现实技术的移动机器人视觉伺服控制系统。通过三维视觉传感器和立体显示器等虚拟环境的I/O设备、位姿传感器、视觉图像处理器以及伺服控制器元件,完成系统硬件设计。从运动学和动力学两个方面,搭建移动机器人数学模型,利用标定的视觉相机,生成移动机器人实时视觉图像,通过图像滤波、畸变校正等步骤,完成图像的预处理。利用视觉图像,构建移动机器人虚拟移动环境。在虚拟现实技术下,通过目标定位、路线生成、碰撞检测、路线调整等步骤,规划移动机器人行动路线,通过控制量的计算,实现视觉伺服控制功能。系统测试结果表明,所设计控制系统的位置控制误差较小,姿态角和移动速度控制误差仅为0.05°和0.12m/s,移动机器人碰撞次数较少,具有较好的移动机器人视觉伺服控制效果,能够有效提高移动机器人视觉伺服控制精度。     

基于表面肌电信号的虚拟现实控制系统设计

为了减少传统康复训练的单调乏味,设计了一种利用无线表面肌电控制虚拟现实环境中厨房的实时控制系统。该系统是以MATLAB为平台,利用图形用户界面进行设计;在算法上利用均方值与移动平均窗方法对实时肌电信号进行检测与分割;采用幅值绝对值均值和小波系数奇异值作为特征值;选取支持向量机算法进行模型训练和分类识别;最后,完成对虚拟厨房的动作控制。结果表明,该系统可以完成对虚拟厨房动作的实时控制,平均识别率为90.31%。后续可用于肌肉康复训练的患者,可提供具有沉浸感和真实感的虚拟厨房生活场景,对患者的康复具有积极意义。     

The development of a panorama manifestation virtual reality system for navigation and a usability comparison with a desktop system

The virtual reality (VR) system has become popular in the last two decades and is being applied increasingly to navigation studies. This study developed a panorama manifestation (PM) VR system, with six monitors forming a circular display and an interactive chair equipped with rotation sensors and operating knobs. The advantages of the PM system include a large circular display, a body-centred design, body engagement and a low set-up cost. Based on navigation experimental tasks, this system's usability was compared with that of a typical desktop (DT) system. The results showed that participants using the PM system had a significantly higher success rate and required less completion time than participants using the DT system, indicating that the PM system outperforms the DT system in terms of effectiveness and efficiency in some navigation tasks, and also suggesting that the PM system may require lower spatial cognition workload in the navigation tasks. However, the participants’ subjective evaluations of task difficulty (TD) failed to reach significance although the PM group did report a lower mean value for TD. Additionally, in the PM system, the participants’ spatial ability was more predictive to their navigation performance than that in the DT system, indicating that the PM system offered greater usability for some spatial experiments and could provide more support for participants’ navigation tasks.     

基坑支护工程的三维模拟仿真系统研究

基坑事故的发生与基坑施工方案设计不完善有着密切联系。目前基于二维平面的设计方案往往难以清楚表达基坑施工过程的空间与时间关系。而采用虚拟现实的三维模拟仿真技术,可以构建立体的施工方案表述;并且结合基坑支护结构仿真结果,验证施工方案的有效性;同时通过三维仿真模型可对基坑结构变形进行预警,以防止基坑工程事故的发生。基于VRML与Web Services技术,研究并实现了一个基坑支护工程的三维模拟仿真系统。给出了系统架构,并对服务器端和客户端的开发与实现方法作了详细说明,最后给出了三维模拟仿真系统的应用实例。