基于空间关系约束的虚拟高速铁路场景建模研究

在虚拟地理空间中开展复杂科学实验和管理分析,是目前及未来发展的一个重要趋势。本文对高速铁路场景中的线路、地物和地形对象的关系进行了详细分析,提出了基于空间关系描述的虚拟高速铁路场景建模方法。通过XML标记语言对线路、地物和地形的空间关系进行统一描述,引导和规范场景建模过程中的模型点位计算和地形处理过程。详细讨论了虚拟高速铁路的场景建模流程、场景对象空间关系定义、模型点位计算方法以及地形处理方法,并选择案例区域进行试验。试验结果表明该方法能够有效地理清虚拟场景中各种对象间的关系,从而可以快速建设符合现实标准的、具有高度仿真感觉的虚拟高速铁路场景。     

基于激光雷达技术的3维虚拟校园建设与研究

3维仿真和虚拟现实技术是目前可视化研究的热门领域之一,本文选取南京大学鼓楼校区为研究对象,集成机载式和地基固定式激光雷达(LiDAR)作为建筑物3维建模基准,辅以航空遥感影像、地形底图CAD图件等多源数据实现校园场景的多层次精准表达。同时,通过3维虚拟平台和可视化编程工具整合各类地物模型,实现3维虚拟校园可视化发布。该研究技术路线3维虚拟实现效果良好,对于虚拟现实应用研究具有一定的参考价值。     

虚拟地形建模中地物与地形匹配的算法研究

对于大比例尺条件下的地形环境仿真而言,采用贴2维纹理的方式表示地物已远远不能满足定位精度和可视化效果的需要,因为每个地物都是一个清晰可辨的3维实体了.在这种情况下地物模型能否与地形模型相匹配(即虚拟场景中的地物既不悬于地表之上也不陷入地表之下)将直接关系到视觉感受的逼真程度,以及在虚拟场景中对目标实施打击的精确程度.文中就如何实现地物模型与地形模型在数据层次上的匹配提出了一个解决方案,并对具体算法进行了详细阐述.实验结果表明了算法的正确性和实用性,由此说明匹配方案较为行之有效.     

虚拟地形建模中地物与地形匹配的算法研究

对于大比例尺条件下的地形环境仿真而言，采用贴2维纹理的方式表示地物已远远不能满足定位精度和可视化效果的需要，因为每个地物都是一个清晰可辨的3维实体了。在这种情况下地物模型能否与地形模型相匹配(即虚拟场景中的地物既不悬于地表之上也不陷入地表之下)将直接关系到视觉感受的逼真程度，以及在虚拟场景中对目标实施打击的精确程度。文中就如何实现地物模型与地形模型在数据层次上的匹配提出了一个解决方案，并对具体算法进行了详细阐述。实验结果表明了算法的正确性和实用性，由此说明匹配方案较为行之有效。     

基于水文模型与DEM 3维可视化在洪水淹没中的模拟研究

研究了如何构建3维可视化虚拟场景和洪水演进的动态模拟及其实现方法.基于水文模型和DEM为核心计算方法,对3维洪水淹没构建过程中的技术进行了探讨和研究,研究表明,3维可视化技术与水力学模型结合提高了模型计算结果的准确性和可视性,对于防洪决策及水利工程有重要意义.以长江九江段数据为应用实例,进行3维地形仿真场景模拟及洪水演...     

基于Skyline的三维虚拟旅游系统建模方法研究

研究了虚拟现实的相关技术。以Skyline三维GIS软件为手段,以南郭寺为模型,通过资料收集、数据预处理、建立三维虚拟地形、普通建筑建模、特殊地物建模、系统集成等一系列步骤,初步实现了景区场景的实时漫游和部分交互功能。对三维虚拟场景的建模、场景的空间管理与调度以及碰撞监测等关键技术进行了相关实验开发和验证。     

基于Creator3维地形仿真研究与实现

城市仿真以其前所未有的人机交互性、真实建筑空间感、大面积3维地形仿真等特性越来越受到人们的关注。特别是对真实环境模拟的大场景3维地形建设,在国土监测、军事、环境保护等方面应用非常广泛。本文结合3维建模软件Creator Pro V 3.01中的地形模块,介绍了3维地形生成的基本理论,讨论了在Creator ProV 3.01中构建地形的方法,并以蓟县山区地形数据为例,建立了视觉效果较好的大场景3维地形模型,最后进行了渲染和驱动。     

虚拟格网分类支持下的密集匹配点云布料模拟滤波

为了提高倾斜影像密集匹配点云滤波算法在地形复杂场景的精度、效率及自适应性,针对传统的布料模拟滤波算法的不足,本文提出了一种基于虚拟格网分类的布料模拟滤波方法。该方法首先构建带有缓冲区的虚拟格网;然后将虚拟格网按其范围内的点云坡度划分为平地、缓坡、陡坡3种类型;最后针对不同类型的虚拟格网,使用相应的布料参数进行布料模拟滤波,从而实现倾斜影像匹配点云在地形复杂场景中的点云滤波,与单一参数的布料模拟滤波进行对比试验。结果表明,基于虚拟格网分类的布料模拟滤波方法结果更接近于目视解译,该方法适合混合地形滤波。     

基于osgEarth的虚拟校园场景建模研究

osgEarth是一个基于OSG开发的实时地形模型加载和渲染工具。本文对数字地球及其应用进行了介绍,同时探讨了建设虚拟校园场景的关键技术。接着使用osgEarth获取了Google Earth的数据并且建立了数字地球底图,然后使用本地地形数据和3维模型建立了西南交通大学虚拟场景。最后发布了虚拟校园场景,从而使用户能够通过网络浏览该场景。     

用于大范围虚拟地形环境的动态场景管理方法

由于硬件条件的限制,超大规模的地形数据不可能在开始阶段全部载入内存进行3维场景渲染.文中提出了一种用于大范围海量地形数据3维显示的动态场景管理方法,该方法按照规则网格贴片对虚拟场景进行剖分,在漫游时根据视点参数建立可见和潜在可见缓冲区来确定当前应该调度和进行渲染的网格单元;在场景漫游时对各个规则网格单元建立具有多细节层次的四叉树,实现了对整个场景的多细节层次渲染.     

基于CA模型的3维虚拟城市构建方法研究

结合城市元胞自动机(CA)方法和虚拟现实(VR)技术,构建一个基于元胞的3维虚拟城市.首先建立基于元胞实体数据结构的城市CA模型,用以表示3维虚拟城市中建筑物的平面分布状态.通过CA模型生成一组城市建筑物的时空分布数据.然后利用DEM和DOM数据生成一个真实的3维地形,建立了不同种类的3维建筑模型库.最后通过程序调入城市3维建筑模型,根据元胞实体属性将模型布设于3维地形的相应位置,生成3维虚拟城市.

Abstract：

This paper unified the urban cellular automata method and the virtual reality technology to construct a three-dimension (3D) virtual city which was based on automata. First, constructing an urban CA model that is based on the data structure of cellular entities can present the plane distribution state of the building in the 3D virtual city. The CA model was used to compute a group of temporal layout data of buildings in the virtual city,Then,DEM and DOM data were used to generate real three-dimensional terrain and produce different type library about 3D building model. Finally, The program was used to load and lay the 3D buildings to the corresponding position in the 3D virtual terrain to obtain a 3D virtual city, according to the cellular entity attribute.     

基于WEB三维虚拟场景的建立

随着万维网的发展,在网上实现3维图形的显示、漫游、分析和量测成为研究的焦点内容之一。本文总结了基于WEB的三维虚拟场景的建立与编程技术———VRML与Java3D技术,对这两种技术的运行机理、实现机制作了较详细的论述,并给出了相应的实例。实例证明基于VRML和Java3D建立WEB上的三维模型可以提供给用户一个逼真的、实时的、可交互的三维虚拟场景。     

基于地层信息插值的FLAC3D简易建模方法

为建立一种简易的FLAC3D建模方法,降低FLAC3D前处理时的建模难度,本文基于Python编程语言开发了建模文件生成程序。该程序以岩体各层位的高程信息为基础,采用Kriging插值生成离散网格点数据;并采用离散网格点自动生成建模所需要的网格数据文件;将该文件导入FLAC3D软件中,即可生成与真实钻孔数据和地层信息吻合的三维模型。程序提供了3种FLAC3D内置单元模型可供选择。该方法采用Kriging插值算法,可生成精确的三维地层模型数据。与FLAC3D软件自身的脚本建模语言相比,该方法简单快速。本文使用3类应用数据进行建模,验证提出的插值建模方法可以针对复杂的地形和地质信息生成精确的三维模型。研究成果为采用FLAC3D进行复杂地质区域数值模拟计算提供了一种简单、高效、准确的建模工具。     

基于全景图的3维实景制作及其与GIS集成研究

3维实景技术是一种基于图像绘制的虚拟现实技术,使用真实的照片展现场景达到沉浸式虚拟漫游的效果,提供给用户良好的交互性。本文提出了一种利用全景图制作3维实景并将其与GIS集成的方法:首先对拍摄的鱼眼照片进行球面投影,然后配准拼接成球面全景图,利用全景图制作3维场景,实现3维场景的漫游并将3维实景集成于已有的GIS系统。本文以华东师范大学校园3维实景漫游系统及基于Google Maps的3维实景地图开发为例,介绍方法流程。与传统的2维地图相比,3维实景地图更加直观且更具真实性。     

基于OpenGL的三维地形实时动态交互显示

地形的三维实时显示技术是虚拟现实(VR)的一项关键技术，也是地理信息系统(GIS)的重要组成部分。本文探讨了在OpenGL环境下三维地形实时绘制显示的机制及过程。在此基础上，给出了三维数字地形交互显示的两种主要方式及实现方法。并给出了具体的绘制实例。     

三维激光扫描仪在特殊地貌测量中的应用研究

三维激光扫描仪作为一种非接触数据采集设备,在特殊地貌的大比例尺地形测绘中有着广泛的应用前景。本文以草原石城景区为例,阐述了三维激光扫描仪在这种特殊地貌测绘中的应用原理,数据拼接和配准的方法,并与全站仪全野外数字采集的成果进行了高程和平面坐标的比对,证明了使用三维激光扫描仪测绘特殊地貌精度高、速度快,地貌表达逼真,为特殊地貌区域的大比例尺地形图测绘提供了新的技术手段。     

Real-time fusion of multiple videos and 3D real scenes based on optimal viewpoint selection

3D real scenes are a digital virtual space that represents and portrays the real world in a photorealistic, three-dimensional, and sequential manner. Existing methods for constructing and updating 3D models, such as oblique photography and laser scanning, are difficult to meet the demand of perceiving the real world intuitively, dynamically, and in real time. In recent years, the method of integrating rapidly rising video data and 3D models has become increasingly popular. Compared with existing methods, it enhances the real-time perception of 3D scenes by taking advantage of the real-time character of videos and the intuitive character of 3D models. In this article, we propose a real-time fusion method of multiple videos and 3D real scenes based on optimal viewpoint selection. To begin, 3D reconstruction and video camera calibration were used to prepare the basic data for the fusion of videos and 3D model. Second, a visible-surface detection-based video space restoration method was provided, and the overlapping region between multiple videos was determined. Third, to split the overlapping region into the corresponding camera spaces, a segmentation method based on optimal viewpoint selection was given. Finally, the 2D videos were dynamically fitted to the 3D model using the dynamic texture mapping method, while accomplishing the fusing and rendering of the 3D real scene. After experimental verification, the overall effect of the multiple videos and 3D real scene fusion system implemented using the method proposed in this article is better, while the algorithm is less time-consuming and efficient in rendering.     

空地一体精细化三维模型构建方法

无人机倾斜摄影测量技术因其成本低、效率高，成为大场景三维重建的首选，而在倾斜摄影三维重建中常常伴随着模型变形、纹理缺失等。本文基于低空倾斜摄影测量技术建设三维数字化校园，针对重建后不同类型地物出现的问题，提出了融合多种建模手段的技术优势通过空地一体、虚实结合来构建精细化三维模型的方法，对低空倾斜摄影三维模型的精细化建模具有重要的参考意义。     

三维GIS支持下的实景融合系统设计与实现

视频监控在安防领域的应用日益广泛,但传统的分镜头监控模式具有画面相互孤立、缺乏关联性的应用局限。针对这一问题本文分析了实时监控视频在三维场景中融合展示的难点问题,设计了基于三维GIS的实景融合系统。系统通过视觉特征匹配计算视频投射视角,针对球机设备研究了虚实场景视频联动投射的方法,并通过服务化配置的方式进行数据的加载。试验结果表明该系统在实景融合展示上效果优异,一定程度上提升了多路实时视频集成在三维场景中的展示性能,可以广泛应用于强视频、强GIS业务的公安和智慧城市领域。     

Comparative Study of Stereoscopic Techniques Applied to a Virtual Globe

Abstract

For years, stereoscopy has been related to photogrammetry in topography. However, these methods are not efficient for virtual globes because the effect is only visible from one view point and this restricts interactivity. By using synthetic image techniques in order to generate stereo-paired images, we can produce visible effects from any view point. In this paper, we present a comparative study of stereoscopic techniques in virtual globes supported by a test carried out among 51 participants. Three devices were used: anaglyphs, an autostereoscopic screen and a quadbuffer system. The aim was to determine which one of the three devices causes a deeper feeling of immersion and which one can be more efficient in a virtual globe. Results show considerable differences between the quadbuffer system and the other devices. The mentioned system causes in the user a stronger feeling of depth and immersion in the virtual globe.