基于Cardinal样条曲线的虚拟漫游路径优化

漫游路径不平滑和漫游相机视角方向固定是导致虚拟漫游沉浸感差的主要问题.基于此,提出一种基于Cardinal样条曲线拟合的漫游路径平滑过渡算法,解决漫游中由于漫游路径不平滑造成的视点跳跃问题;提出一种虚拟漫游相机视角方向动态更新算法,实现漫游相机视角方向沿路径方向动态更新,更加符合人们的观察习惯;最后,基于开源场景图形引擎(OpenSceneGraph,OSG)对上述算法进行了实现和实验验证.结果表明,基于所提方法生成的漫游路径平滑、漫游相机视角方向过渡自然,有效提高了漫游的虚拟沉浸感.     

三维场景交互漫游的研究与实现

给出了一个三维场景交互漫游系统的框架,着重介绍了三维空间漫游的方法及实现,包括键盘漫游、路径漫游、记录漫游路径,记录场景动画,碰撞检测等,并提出按线性样条路径漫游时转角处抖动问题的解决方法,这些方法都已应用到作者开发的系统当中,收到了满意的效果。     

最小旋转标架下的虚拟内窥镜自动漫游方法

为了准确地提取虚拟内窥镜的漫游路径,消除漫游过程中视觉上的画面旋转的现象,提出一种结合骨架提取与路径优化的虚拟内窥镜自动漫游方法.首先采用一种基于体素密度值加权的最短路径生成算法,在细化后的三维医学影像数据初始骨架上提取简单漫游路径;然后采用三次B样条曲线拟合方法得到最终的漫游路径;在沿此路径漫游时,通过计算最小旋转标架来优化虚拟摄像机的向上矢量,并设定向上矢量角度旋转阈值对漫游路径进行动态重采样,优化虚拟摄像机的位置参数.实验结果证明,该方法能提取准确的虚拟内窥镜漫游路径,并能获得较好的漫游视觉效果.     

最小旋转标架下的虚拟内窥镜自动漫游方法EI北大核心CSCD

为了准确地提取虚拟内窥镜的漫游路径,消除漫游过程中视觉上的画面旋转的现象,提出一种结合骨架提取与路径优化的虚拟内窥镜自动漫游方法.首先采用一种基于体素密度值加权的最短路径生成算法,在细化后的三维医学影像数据初始骨架上提取简单漫游路径;然后采用三次B样条曲线拟合方法得到最终的漫游路径;在沿此路径漫游时,通过计算最小旋转标架来优化虚拟摄像机的向上矢量,并设定向上矢量角度旋转阈值对漫游路径进行动态重采样,优化虚拟摄像机的位置参数.实验结果证明,该方法能提取准确的虚拟内窥镜漫游路径,并能获得较好的漫游视觉效果.     

基于VC/OpenGL的虚拟海大校园导航系统

创建了一个方便直观的信息查询导航系统,具有基本的自主漫游和按固定路径漫游的功能,可按目的地自动地生成漫游路径、定位鸟瞰图、漫游中途经的楼宇和景点介绍等.     

体感交互虚拟漫游的沉浸感评价

沉浸感是虚拟漫游的重要特征,目前体感交互的虚拟漫游存在严重的感知失真问 题,虚拟场景运动的视觉感知与人机交互的体感感知不能相互匹配,破坏了虚拟漫游的沉浸感。 基于Catmull-Rom 曲线的非等距插值算法、等距插值算法和实时插值算法,分别构建3 种不同 的虚拟漫游路径,评价体感交互虚拟漫游的沉浸感。主观评价实验和仿真实验的结果表明： Catmull-Rom 曲线的非等距插值漫游路径,无论是匀速漫游还是变速漫游,均存在明显的感知 失真现象;基于Catmull-Rom 曲线的等距插值漫游路径适用于匀速漫游,但不太适合用于变速 漫游;基于Catmull-Rom 曲线的实时插值漫游路径能实现真实运动速度与场景运动速度的匹配, 较好地解决虚拟漫游时视觉感知与身体运动感知不一致的问题,增强了虚拟漫游的沉浸感。     

一种虚拟人漫游虚拟环境的路径规划算法

提出了虚拟人在3D障碍环境中进行漫游的路径规划算法，该算法以虚拟环境的表示为基础，首先，把虚拟环境离散化为3D单元格，用八叉树表示由此形成的环境图。然后，用启发式宽度优先搜索算法进行路径规划，产生从初始位置到目标位置的最优路径，引导虚拟人对环境进行漫游，算法的可行性和有效性经过了实验验证。     

提高火星漫游车采样返回操作性能的技术开发与测试

本文阐述了在未来十年内，JPL为了支持火星采样返回计划所进行的一些研究工作。在介绍2003年/2005年的任务概要之后，评述了由远距离科学漫游车（LASR），采样返回漫游车（SRR）以及FIDO漫游车等三个配套研究项目所涉及的新技术，研究表明，小型漫游车在类似火星环境下所进行的操作试验中，改进了路径规划，导航，状态估计，测量以及遥操作等功能。     

视景仿真系统中以人机交互控制漫游模式

实施了一个民族博物馆视景仿真漫游系统的项目。在传统的漫游方式下,增加了特定的人机交互功能,如自由选择漫游方式、双通道观赏等,并使用线性样条解决了生成自动漫游路径的问题。实验结果表明,灵活的人机交互功能丰富了视景仿真系统的漫游方式。     

模拟用地形图的生成及其实现

地形漫游已经被广泛应用于游戏、虚拟现实 (VR)、仿真和地理信息系统 (GIS)等环境中 ,地形图是其中不可缺少的部分。一般可以采用真实测绘或者采用随机生成模拟地形两种方法来得到。基于地形图的生成 ,着重分析了随机生成模拟地形的方法 ,并利用 Terragen这一地景渲染工具加以实现。     

一种新的三维地景库的建模方法

针对传统的模拟器计算机成像系统之不足,提出了1种新的视景系统的建模方法,即基于矢量数字地图的三维地景生成算法。该算法以矢量地图为约束,各种地表纹理作为输入样图,用矢量地图中的高程信息构建三维地形网格,并根据矢量数字地图中图元之间的不同属性映射相应的纹理,得到了与矢量数字地图相一致的三维地景。与传统的地景库生成算法相比,新算法生成的三维地景更加真实精确;解决了以往地景库一经生成就无法更改的问题;具有一定的预测和重现场景的功能;缩短了地景库的开发周期,降低了开发成本。同时,运用了基于视点的地景数据动态调度策略,可实现真实场景的实时绘制。     

大面积人工数字地图生成软件的设计与实现

为给地形匹配研究提供低成本、大面积、生成速度快的随机数字地图,开发了一种数字地图生成软件.选用二维离散AR算法产生模拟数字地形,采用小块地图拼接的方法生成大面积地图.用标准C语言编程实现地形数据的快速生成和调用,并根据要求可以任意加入威胁地形.建立了便于调用数据的地形数据存储格式.利用该软件生成大面积数字地图速度快,面积可以按需要设定,生成的地形符合实际地形特征.由于每次生成的地形特征可以不相同,所以该软件可为地形匹配研究提供有效的大面积地形数据.     

基于人工神经网络的地形线性化方法

地形线性化方法对地形辅助导航系统性能有重要的影响。本文采用人工神经网络这一新技术来分块记忆地形数据，给出数字地图上任意位置的线性化参数，并用于系统状态的扩展卡尔曼滤波，与其他传统地形线性化方法相比，用人工神经网络来处理地形函数，系统滤波性能得到改善，提高了导航精主工，并可减少地图的存贮量，适用并行处理。     

基于数学形态学的地图自动配准方法

分析了常规的地形图纸的校正方法，以及常用的图纸校正所使用的软件所存在问题，提出采用基于数学形态学的自动配准方案．该方法主要是采用击中击不中(hit-or-missing)变换，对于扫描图纸进行特征点提取，然后和模板上的相应点进行匹配，从而可以完成扫描地形图的自动纠正工作，这种方法同样可以用于多种扫描图纸的自动纠正工作。     

三维地形生成及其可视化处理研究

针对在三维地形处理领域中存在的地形数据获取困难,可视化处理过程复杂真实感效果不强的问题.文中提出了一种三维地形生成和可视化处理的方法,该方法采用分形算法生成虚拟地形数据,然后将其存储为地理信息系统中通用的数字高程数据格式,最后将数据导入三维建模软件Multigen Creator 3.0中,结合网格生成、三维投影和纹理映射等,进行可视化处理.仿真试验表明:该方法能快速获取有效的地形高程数据,经过处理后得到了直观的,真实感较强的三维显示效果图.该文为三维地形生成和可视化处理问题提供了一种有效的、可实现的处理方法.     

无人机航路规划环境模型研究

通过威胁信息的分层转化,利用信息融合原理构造无人机航路规划的环境模型。在对原始数字地图二维三次插值处理的基础上,分别针对无人机的最大爬升坡度、最小离地间隙以及纵向转弯曲率约束进行了数字地形的调整。分别对探测威胁和火力威胁进行分析,以雷达发现概率、水平距离以及遮蔽影响因素构造探测威胁转化模型,以击落概率和导弹最大作用半径构造火力威胁转换模型,以地形因素的形式融入预处理后的数字地图中,经相关约束调整构造出无人机航路规划环境模型。     

兵棋推演中地形量化算法研究与实现

传统手工兵棋推演计算机化的一个重要方面是实现兵棋棋盘的计算机化.需要借助于计算机实现兵棋棋盘的数字化并对兵棋地图进行地形量化.兵棋推演系统采用不同大小的六角网格量化地形,将兵棋推演系统与地理信息系统组件MapX结合.在MapX中显示兵棋推演区域的Maplnfo格式地图数据,并提出了一种基于MapX的六角网格绘制算法,算法充分利用MapX中图元与组合图元的思想,可以根据推演需求实时生成不同比例尺的六角网格覆盖整个或部分作战区域,降低了手工兵棋地形量化的工作量,对提高兵棋推演效率有一定的意义.     

飞行模拟器动态地景库中纹理过渡算法

针对传统方法构造地景数据库过程中存在的不足进行改进,提出了基于矢量数字地图建立地景数据库的方法,并对其中一种关键算法：二维地表纹理生成中异种纹理过渡算法进行了研究。提出以纹理颜色相似度为约束动态选取过渡区域宽度,实现异种纹理间自然过渡的纹理过渡算法。实验证明,该算法扩展了传统拼接算法的适用范围,解决了异种纹理拼接时接缝明显的问题,在保证了过渡后图像良好视觉效果同时,也提高了运算效率。     

Matching aerial images to 3-D terrain maps

A terrain-matching algorithm is presented for use in a passive aircraft navigation system. A sequence of aerial images is matched to a reference digital map of the 3-D terrain. Stereo analysis of successive images results in a recovered elevation map. A cliff map is then used as a novel compact representation of the 3-D surfaces. The position and heading of the aircraft are determined with a terrain-matching algorithm that locates the unknown cliff map within the reference cliff map. The robustness of the matching algorithm is demonstrated by experimental results using real terrain data     

基于SLIC区域分割的三维地形重建算法

为利用无人机在高空连续拍摄的两幅航拍图像准确实现三维地形重建,提出了通过将图像进行区域分割来达到不同地形区域分别生成数字高程模型DEM数据的方法。首先利用简单线性迭代聚类SLIC超像素算法将图像分割为多个包含单一地形的超像素区域,再利用各区域的颜色信息进行相邻同类地形区域的融合,最后在所得的各区域内通过SIFT特征点提取与匹配、计算三维坐标来生成DEM数据。通过将重建地形结果与卫星地图对比表明,利用该方法能够有效实现地形重建;通过对比本文算法与传统地形重建算法的重建结果表明,利用该方法能准确呈现各地形间的边界信息。