基于粒子系统的降雪过程模拟

对降雪现象的模拟,可以大大提高三维场景的真实感.粒子系统是实时模拟降雪效果的一种有效方法.本文基于粒子系统的基本原理建立了雪粒子系统模型,模型分析了雪粒子的属性、雪粒子的运动及雪粒子的绘制等,并提出了基于粒子系统和OpenGL的降雪实时模拟生成算法.实现结果表明,该方法可以实时绘制出比较真实的降雪现象.     

基于粒子系统的3D动态火焰模拟

为了在虚拟场景中绘制复杂的火焰,解决模拟火焰时在实时性和逼真性方面所出现的问题,提出了一种基于粒子系统的火焰模拟方法。通过粒子系统的几何建模方法,实现火焰粒子的不断生成和消亡,得到在三维场景中具有动态感的火焰;通过引入Gyarmathy模型和控制粒子行为的Perlin噪声,实现模拟火焰的运动效果;通过对每个粒子进行纹理贴图及渲染处理,增加三维场景中物体的真实感。实验表明,重力和风力反映了火焰的消亡规律和运动情况,并实时模拟复杂火焰模型;纹理贴图增强了火焰的立体效果,实现了复杂火焰模型的逼真性。     

三维海域管理信息系统的研究与实现

为了更好地规划海域管理,提高管理人员对海域的感性认知,以厦门港为例,提出了构建三维海域管理信息系统的想法,采用虚拟现实技术、数据库技术等实现了海域三维仿真系统.提出了构建三维系统中的视景建模技术、大场景数据调用技术、三维场景驱动技术等关键技术,利用Vega Prime中的粒子系统对雨雪等自然现象进行仿真.实际应用表明,该系统可以为厦门港海域管理提供辅助支持.     

基于复杂环境的烟雾扩散模拟方法

针对烟雾建模方法无法应用于复杂环境的现状,提出一种在复杂环境中实时模拟烟雾扩散的方法,即对于在烟雾建模阶段采用基于粒子系统建模方法的情况,在烟雾可视化阶段利用Java3D独有的碰撞检测功能,对烟雾与障碍物进行碰撞检测和处理,解决了烟雾建模方法无法应用于复杂环境的问题.实验证明,该方法可与基于粒子系统的烟雾建模方法结合使用,实时表现烟雾在复杂场景中的扩散现象.与不规则物体建模方法相结合,可以近似模拟这些物体在复杂环境中的扩散现象.     

质点弹簧水面与Metaball结合的雨场景渲染算法

为解决雨场景细节展现不真实和不完善问题,提出一种Metaball技术与质点弹簧水面结合的算法模拟雨滴撞击水面的效果。首先,以粒子系统结合基于图像的绘制方法建立雨滴模型,以质点弹簧建立任意形状的水面模型;其次,采用质点弹簧水面结合Metaball技术模拟雨滴撞击水面起泡的过程;再次,采用粒子系统和逐渐淡化融合的方法表现了水花的产生和消失;最后,使用Cg语言实现了水面和泡泡的反射和折射效果,完成场景渲染。实验结果表明,所提出的方法能够快速且比较真实表现雨滴撞击水面的效果。     

一种新的基于粒子系统的火焰实时绘制方法

针对经典粒子系统火焰模拟的真实性和实时性的关键问题,给出了一种新的基于粒子系统的火焰绘制算法,粒子属性的初始化由发射器确定,并对粒子的颜色、位置、生存期等属性的更新进行了优化,粒子的运动变化由低压点控制,粒子由四角面片表示,结合纹理映射技术进行三维火焰渲染,纹理采用分时间段映射来模拟火焰的燃烧过程,实验证明该算法模拟火焰的运动和外观效果真实,在普通的PC平台上利用标准图形系统即可获得实时的绘制速度.     

基于OSG的粒子系统特效控制的研究

OSG(OpenSceneGraph)包含了一系列的开源图形库,主要为图形图像应用程序的开发提供场景管理和图形渲染优化的功能,在虚拟现实行业占据重要的地位.通过设计基于OSG平台的粒子系统特效控制,实现虚拟现实环境下的粒子系统特效控制,可以控制火效、烟效,并通过碰撞检测控制粒子的运动.     

基于机载激光雷达点云的森林场景建模

利用机载激光雷达森林点云数据进行真实森林场景的精细三维重建,为构建数字森林环境与林业资源管理应用提供参考.提出利用点云魔方软件对森林点云数据进行处理,分离得到地面点云和植被点云;采用层堆叠分割方法对森林植被进行分割并提取每株树木的平面位置、树高、冠幅直径及面积等参数;运用景观设计软件SketchUp和Lumion进行森林场景三维建模,模拟真实森林三维场景中的地形和植被效果.以某地区约4万m2的森林场景机载激光雷达点云数据为实例进行森林场景三维重建,从激光雷达数据中分割出的773棵树木点云,结合树种分布、树高及轮廓等信息构建了逼真的三维森林场景.试验结果表明,根据森林点云数据的分割结果能快速高效地构建模拟现实树木形态结构的真实感三维模型,克服传统树木建模精度低和可视化不高的缺点.     

基于Cesium的城市内涝模拟三维可视化方法

针对城市内涝研究中存在的问题,通过分析水文模型数据中的关系模式及结构特征,研究水文模型与三维可视化结合的集成方法,探索城市内涝演化过程及机理与三维可视化的结合. 基于SWMM模型,利用开源的JavaScript地图引擎Cesium,将内涝模拟结果展示在三维场景中,设计实现了模拟参数可调的城市内涝三维可交互式可视化系统.     

基于智能组件的虚拟场景建模

针对目前三维虚拟场景建模效率低下的问题,提出了基于智能组件的虚拟场景建模方法.将场景建模设计为三个层次:概念建模层、映射层和场景生成层.在概念层使用本体对场景对象及对象间的关系进行描述,构建场景对象本体知识库,与最底层的组件模型库一起构成智能组件库.通过中间的关联层对概念建模层及底层实现层进行映射.将该方法应用于三维组态软件场景组态过程,结果表明,使用该方法降低了三维组态软件建立三维监控场景的复杂度和难度,即使没有三维开发经验的自动化工程师也能很轻松地建立三维监控场景,便于三维组态软件的推广.