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。     

基于体元分析的三维建筑物模型结构化分割方法

针对现有三维模型分割方法在建筑物基本结构特征识别方面存在的不足,提出一种基于体元分析的三维建筑物模型结构化分割方法。该方法首先通过体元化和内部距离参数计算在模型内部构建分层距离场,然后采用局部极值判别方法从各层距离场中提取出对建筑物结构、形状分布具有代表意义的中心体元,并基于中心体元和内、外部体元聚类找到建筑物在空间组成上相互独立的结构单元,最后依据体元分析结果对原始建筑物模型进行表面分割。试验结果表明,该方法能够对不同风格的建筑物模型进行有效分割,具有极强的稳健性。     

煤矿虚拟环境的巷道3维建模研究

文中首先对煤矿井下巷道的类型进行了概述，把巷道分为巷道体和巷道节点，根据弧段节点拓扑数据结构思想，分别进行3维建模，设计了巷道体和巷道节点的数据结构以及算法，并且构建了巷道间的拓扑关系，利用C＋＋、OpenGL编程语言和SQL Server2000数据库，以及多线程技术、多媒体技术及人造视差的立体技术，开发了一套3维煤矿虚拟现实系统。该系统既具有巷道的3维显示功能，又具有查询功能，并为以后的空间分析奠定了良好的基础。     

煤矿虚拟环境的巷道3维建模研究

文中首先对煤矿井下巷道的类型进行了概述,把巷道分为巷道体和巷道节点,根据弧段节点拓扑数据结构思想,分别进行3维建模,设计了巷道体和巷道节点的数据结构以及算法,并且构建了巷道间的拓扑关系,利用C 、OpenGL编程语言和SQL Server 2000数据库,以及多线程技术、多媒体技术及人造视差的立体技术,开发了一套3维煤矿虚拟现实系统.该系统既具有巷道的3维显示功能,又具有查询功能,并为以后的空间分析奠定了良好的基础.     

利用GIS与虚拟仿真的三维航标配布

针对目前的二维航标应用系统无法表达航标的真实视觉效果及其融入周围环境的互动式的视觉效应,现有的三维航标系统缺乏定量的配布分析工具与有效的评估方式等问题,设计了基于GIS与虚拟仿真的三维航标配布系统的架构,研究了三维布标环境可视化、航标灯的仿真以及航标配布分析、配布方法、效能评估等关键技术,开发了三维航标配布系统,并在广东海事局蛇口港得到了应用。     

基于大比例尺地形图和ArcScene的三维虚拟校园场景快速构建

目前,多数三维建模软件专业性较强,操作复杂,建模周期长。本文利用大比例尺地形图和SketchUp建模软件构建校园三维数字模型,实现了校园建筑及内部构造ArcScene中的真实再现和三维场景浏览、漫游操作,探讨了在短时间里构建三维校园建筑模型的技术方法和流程,为校园三维场景可视化提供了便捷快速的方法,对三维数字校园的研究和开发具有一定的参考价值。     

基于虚拟现实仿真技术的测绘仪器模型设计开发

首先分析测绘实验室测量仪器的结构零部件和对应的测量步骤,然后运用3ds MAX等专业的虚拟现实软件,以水准仪模型的开发为例,对其测量过程进行三维模拟,仿真水准测量过程,实现对测绘仪器模型的三维可视化操作、分析,使测绘仪器模型实现自动化、智能化、可视化。并将虚拟现实技术引入到测绘学相关课程的教学环节中,通过先进测绘仪器三维模型制作并构建虚拟实验室,为学生提供先进的虚拟实验,实现实验室的深度开放。     

三维虚拟仿真的学生校园活动监控系统

针对目前校园安保监控措施脆弱的实际问题,以及积极推动我国智慧城市建设的实际需求,以中南大学新校区为实验区,基于CityEngine软件的快速建模方法与WebGIS三维模型渲染技术,使用Java语言开发了基于三维虚拟仿真的学生校园活动监控系统。该系统不仅可以进行校园的三维场景动画漫游,还提供了基于学生实时手机定位的监控功能。     

基于 GPU 的 GNSS 信号跟踪设计与实现

软件接收机在数据后处理、算法设计与分析等方面发挥着重要的作用。由于传统的软件接收机均是由CPU 处理器实现,处理效率低下。图像处理单元是高度并行化的处理器,将导航信号处理中并行程度高且对时间要求最为严格的跟踪环节与GPU 的并行处理结构有机结合,能大大提升程序的效率。本文解决了采用GPU实现信号跟踪的关键技术,给出了相关的设计方案,并实现。试验结果表明：采用GPU 实现信号的跟踪,其效率提升了112.5倍。     

基于GPU和UNITY的嵌入式图像实时传输方法

智能化无人矿山对作业现场环境的可视化要求较高,现有的可视化方法仍存在诸多问题:数据采集方式单一,存在监控盲区;数据传输线缆布设困难且易被损坏,传输延时较高;表现形式不够全面立体,并且不能用于VR/AR、SLAM、机器人定位避障等应用场景。为了满足智能矿山建设的可视化需求,本文结合当前传感技术、矿用机器人以及5G技术的发展,探讨了从数据采集、服务器部署到接收显示的详细步骤。针对全景及深度影像这类新型三维数据,提出一种基于GPU和UNITY的嵌入式视频实时传输方法,包括实时编码、异步传输、轻量级的嵌入式流媒体系统、利用UNITY实时处理以及元数据的同步传输。借助UNITY平台,将三维可视化任务从CPU转移至GPU,仿真实验表明,最高渲染帧率为60 fps时,GPU占用率在35%以下。最后,以全景和深度传感器为例进行了测试,对数据编码、位移贴图、纹理纠正进行有效性验证,并从延迟、帧率、CPU占用率3个方面评估性能。结果表明,所提关键技术均可有效提高运行效率、减少资源占用,相比FFplay延时更低。全景影像的可视化代替了视角固定的传统监控,深度数据为智能矿山巡检机器人定位及避障提供实时数据源,传输方法整体向下兼容。不仅解决传统方法视角单一、布线困难的问题,而且考虑到了智能矿山建设过程中的新需求。