虚拟加工环境中的工件动态建模方法研究

提出并实现了基于平面纹理映射的基元立方体构造方法，以之为动态结点建立了动态八叉树结构，实现了支持变精度动态建模的自相似递归算法。该算法确保离正在加工的部位更近的区域有更高的精度，并采用C^ Builder和OpenGL构造了一个集成于虚拟加工环境的可加工工件模型。     

虚拟视景仿真中实体行为建模技术的研究

对实体的运动轨迹建模、碰撞检测、地形跟随、时空一致性等技术进行了探讨,并给出实验原型.     

基于几何模型和粒子系统的近海海浪动态仿真

对近海海浪的绘制进行了研究,提出了一种近海海浪动态仿真的方法。改造现有Fourier模型构建海浪行进的不规则水波,利用贝塞尔曲线绘制海浪的翻卷,粒子系统绘制拍岸浪,模拟海浪的破碎,并通过碰撞检测技术检测水陆交界线来确定海浪产生的位置,从而实现海浪波动、翻卷、破碎及拍岸等真实感较强的三维动态仿真效果。     

BIM技术在震后灾区居民装配式建筑设计中的应用

为解决震后灾区地形复杂,建筑建设困难问题,将BIM技术应用在震后灾区居民装配式建筑设计中,基于BIM体系框架设计震后灾区居民装配式建筑建造流程,通过设计阶段、工厂预制阶段、运输阶段以及安装阶段完成震后灾区居民装配式建筑项目的构建,采用Revit软件和Tekla软件构建装配式建筑的建筑模型和结构模型,利用BIM技术的可视化、参数化以及高合作性优势,优化模型以及构件,再通过Navisworks软件依据建筑模型实现建筑工程的碰撞检测,减少施工过程中的变更,降低建筑工程施工成本;通过基于BIM的震后建筑进度管理模型,实现建筑进化计划编制以及进度控制;利用Lumion软件输入工程材质实现建筑项目的实时漫游,直观了解装配式建筑效果。     

基于碰撞检测的交互式三维场景漫游系统研究与实现

交互漫游是三维虚拟场景的重要组成部分,也是实现虚拟现实沉浸感和交互性的关键所在,本文重点对交互式三维场景漫游的相关关键技术,包括键盘漫游、路径漫游、碰撞检测、天空构建等进行了研究。并且,为了保证以不同方式对任何场景进行漫游,本文研究了多种漫游器,并实现快速方便的切换。利用贝塞尔曲线获取平滑的漫游路径,消除漫游时转角的抖动问题;实现实时的动态检测;利用球形的天空盒构建一个逼真的天空模型。将该成果应用到三维近海场景,取得了很好的效果。     

虚拟场景多模式漫游的研究与实现

针对视景仿真场景中漫游模式单一的问题,提出了多模式漫游及灵活切换的方案。在分析飞行、行驶、步行3种常见漫游模式的基础上,建立了以观察者为中心的三维球面数学模型,通过控制3组视觉参数来实现3种模式的切换,同时给出了多模式切换时平滑切换、碰撞检测的方法,利用Open Graphics Library(OpenGL)实现了虚拟场景多模式漫游。实验结果表明,多模式漫游为用户提供不同层次的漫游方式,改善了场景漫游的用户体验。     

基于改进RRT*算法的城市低空路径规划方法研究

随着无人机监测、巡查和测绘等低空技术得到广泛应用,低空长距离空中路径规划成为低空航空器应用面临的一个挑战。而传统快速扩展随机树（Rapidly-Exploring Random Trees/RRT）及其改进算法在大范围长距离低空三维空间下面临计算效率慢的问题,对此,本文提出一种带有R树空间索引的双向启发式RRT*算法,该算法在双向RRT*算法基础上为随机采样过程设置了启发函数,使得在面对狭小城市障碍物之间空隙时,能够避免局部最小值情况的出现。在此基础上为城市障碍物建立R树空间索引,减少了海量障碍物情况下碰撞检测的时间,提高了低空长距离空中路径规划效率。此外,为了得到更加符合无人机运动规律的路径,提高算法的实用性,在采样过程中设置转弯阈值控制转弯角度,并且对规划结果路径使用3次B-spline函数进行路径平滑。最后在武汉市三维城市场景中,利用武汉市建筑物数据进行了实验,实验证明相比已有算法,本文提出的带有R树空间索引的双向启发式RRT*算法相比较RRT算法和双向RRT*算法在500 m、 2000 m、 10 000 m不同距离下规划时间均降低了90%以上;采样次数相比RRT算法在不同距离下分别降低了51.6%、75%、86.7%,相比双向RRT*算法在不同距离下分别降低了20%、24.7%、57.3%;转弯次数相比RRT算法在不同距离下分别降低了77.3%、73.5%、78.3%,相比双向RRT*算法在不同距离下分别降低了37.5%、30.8%、16.8%;同时带有R树空间索引的双向启发式RRT*算法得到的结果路径长度相比其他2种算法也有缩短。该算法应用于低空长距离空中路径规划能够有效提高计算效率,降低规划时间,减少采样次数,缩短结果路径,减少转弯次数,丰富无人机的应用场景。     

碰撞检测技术在战场区域监控中的应用研究

战场区域监控是影响战争决策者获取合理信息、做出准确判断的一个关键因素。首先比较分析了碰撞检测技术的不同方法,得出了不同方法的主要适用范围;然后结合战场区域和实兵目标的具体特点,研究了碰撞检测技术对战场区域的动态监控问题,为得出真实合理的作战模拟结果提供有力的技术支撑。     

海上溢油可视化信息系统的设计与实现

对海上溢油运动规律进行了深入研究,综合运用虚拟现实、海洋GIS及其碰撞检测等技术,设计并开发了一个具有高度沉浸感的近海海域海上溢油可视化信息系统。为了解决当前相关研究中存在的物理模型不完善、模拟效果差及功能缺失等问题,综合了几种权威物理模型,并采用粒子系统、GPU图形渲染和ColDet碰撞检测等方法进行了系统功能设计。测试表明,系统能较好地满足用户操作实时性、交互性和高度沉浸感的需求。     

虚拟视景仿真中实体行为建模技术的研究

对实体的运动轨迹建模、碰撞检测、地形跟随、时空一致性等技术进行了探讨，并给出实验原型。