费广正[1]2001年在《叁维复杂模型快速简化及交互方法的研究》文中认为模型简化（Model Simplification）技术是目前计算机图形学的研究热点之一。它不仅 成功应用于各种虚拟现实系统中，而且对于科学计算可视化、真实感绘制、计算机视觉、 网络传输等也有着十分重要的作用。 本文对叁维复杂模型的快速简化及交互技术进行了研究。为适应动态场景的需求，本 文首先对递进网格生成方法进行了改进，使之可实时地或在尽可能少的预处理时间内生成 模型的递进网格表示，接着以此为基础提出了一种基于递进网格的模型编辑新方法，最后， 针对目前模型复杂度进一步增大，以致无法一次装入内存中进行处理这一状况，本文给出 了一种基于细节迁移优化外存简化模型的方法。本文的主要贡献如下： 1．在递进网格生成中，以运算量很少的局部误差度量替代了先前耗时的全局误差度 量，同时对代价排序过程进行了优化设计，从而大大提高了算法效率，使得将递进网格生 成算法用于动态场景成为可能。 2．提出了一种基于递进网格的模型编辑新方法。在该方法中，首先提供了模型的多 个层次进行编辑，编辑时结合调和映射产生形变最小的原则，实现叁维区域与二维区域的 映射，从而使编辑操作更加直观。算法还实现了将编辑结果向粗略和精细两个方向的平滑 传播，动态维护了模型各个层次间的一致性。 3．提出了一种基于细节迁移对外存简化模型进行优化的新方法。算法在对原模型聚 类生成的简化模型的同时进行统计分析，得出模型的细节分布状况，并依此对简化结果模型进行细节迁移，从而避免了传统模型简化方法对模型局部拓扑的依赖，算法在保持线性 处理速度以及仅与简化模型规模相当的空间需求下，大大改善了简化模型的质量。 4．给出了一个虚拟漫游系统—虚拟大叁巴教堂的设计过程和结果。该系统中结合建 筑物身的结构特点，对教堂的交互漫游控制进行了约束，使用户产生更加真实的体验； 中科院软件所博士学位论文 摘 要！ 另外还使用了“Portal”技术加速对场景可见性的判定，提高了场景的绘制速度。I 本文共分七章，第一章对各种叁维图形加速方法进行了讨论，指出了各自的特点。第D 二章总结了己有的模型简化方法，指出了算法中需要考虑的若干问题，并对国内外己有的I 模型简化算法进行了系统的分类。第叁章提出了适应动态场景的递进网格实时生成算法。【 第四章给出了基于递进网格的模型编辑新方法。第五章给出了一种基于细节迁移优化外存D 简化模型的方法。第六章介绍了虚拟漫游系统一虚拟大叁巴教堂的设计过程和结果。第七D 章对本文的工作做了总结，并指出了进一步工作的方向。
李荣辉[2]2007年在《叁维建模技术在虚拟现实中的应用研究》文中提出虚拟现实技术是近年来在计算机领域引起广泛关注的技术,虚拟现实技术是21世纪高科技发展的一个重要方向。叁维建模技术是虚拟现实中最重要的技术领域,也是虚拟现实技术中的关键技术之一。叁维建模技术是整个虚拟现实系统建立的基础,是所有应用中的一个关键的步骤和技术。论文从计算机图形学的基本原理出发,介绍了和论文相关的计算机图形学理论,包括:计算机图形学的基本内容、图形变换技术和真实感图形技术。在此基础上,介绍了面向虚拟现实的建模技术,包括VR建模技术的特点、主要技术指标、基本内容、实现方式和关键技术。这些为系统后期的应用研究奠定了坚实的理论基础。以联合站系统的场景为例,以叁维场景构建流程为主线,从数据采集和预处理、叁维场景构建方法、场景集成和调度管理等方面介绍了叁维虚拟场景构建的过程和方法。在此基础上,进行了叁维建模优化方法的研究,包括叁维建模优化流程、结构优化、模型优化和基于k_dop的层次简化算法。这是本文的创新点之一,使建模优化贯穿于整个建模过程。在最后的分析和研究过程中,从系统分析与设计、系统叁维虚拟场景构建、数据库技术、场景表现艺术性和叁维物体运动模拟等方面介绍了叁维建模技术在联合站系统中的应用实现。在实现基础上,讨论了系统建模遇见的问题及解决,对系统叁维模型快速显示技术进行了总结,并对建模优化算法进行了对比分析。
刘惠义[3]2004年在《水利工程复杂虚拟视景建模及软件加速技术的研究》文中研究指明用计算机生成真实感强的虚拟视景，并与视景实时交互是虚拟现实领域最具挑战性的研究方向之一。本文在认真分析和总结相关工作的基础上，结合“引江济太叁维动态模拟系统”等课题的需求和应用，从图形动态模拟的角度出发，以真实感和实时性为目标，重点针对水利工程复杂视景的处理需要，系统研究复杂视景的叁维建模、视景交互及可见性判定、多细节层次模型简化等软件加速技术及它们的实现技术，取得了一些成果，所做的主要工作和研究成果如下： (1) 研究水利工程数字高程模型及地物模型的建立方法；给出一种基于3D结构和图象混合模型的建模方法。该方法根据图象的边缘特征，利用逆投影变换得到模型的叁维空间参数和视点位置参数。 (2) 研究叁维视景的实时交互技术、碰撞检测技术和叁维物体拾取技术，针对虚拟视景交互漫游的碰撞检测问题，提出了碰撞预检测和碰撞精检测相结合，并通过对视点的运动参数估计快速进行碰撞预检测的解决方法；针对在虚拟视景的特点，提出一种简明、高效的叁维物体选取的改进方法。 (3) 分析与比较基于景物空间相关性的消隐方法和基于图象空间相关性的遮挡删除方法的特点，给出一种将BSP树算法和遮挡物思想有机地结合起来，并利用帧连贯性加速每帧图象计算的快速消隐算法。 (4) 根据复杂虚拟视景实时显示的需要，建立基于拓扑结构可变的多细节层次视景模型。研究基于顶点聚类的模型简化方法和顶点对折迭的模型简化方法，提供了一种利用八叉树进行网格模型的自适应划分算法；并给出视点无关网格简化方法和视点相关网格简化方法相融合的水利工程虚拟视景实时绘制方法。 (5) 在对现有的多分辨细节层次地形简化算法的研究基础上，提出了一种基于自适应四叉树视相关的多分辨地形绘制方法，给出了基于四叉树结点块的简化和块内基于顶点的简化相融合的快速简化方法。 (6) 针对一个水利工程虚拟视景系统的具体实例，分析视景系统的框架结构，给出水质水量的计算方法、视景及视景树的构建、视景数据的实时调入及管理和预处理及简化方法，并结合具体项目，给出一个水利工程虚拟视景漫游实例。
莫燕[4]2003年在《机械叁维模型的实时交互式显示》文中认为虚拟现实技术在近年来得到迅速发展，已经与多媒体技术及计算机网络技术并称为现代叁大计算机技术。 本文介绍了虚拟现实的概念，虚拟现实系统所具有的基本特点，以及虚拟现实的关键技术和研究内容。通过深入系统地分析虚拟现实技术在国内外的研究现状和发展趋势，提出本课题的研究工作重点是建立叁维模型系统，实现叁维几何实体模型的调入、显示及交互。在不影响模型显示质量的前提下，对其进行静态和动态的简化处理，以减小绘制过程所需的计算机资源，提高交互的实时性，为充分利用低档计算机尤其是PC机来实现虚拟现实系统开辟一条新的途径。 模型构造是虚拟现实技术中最基本的也是必不可少的一项技术，Windows包含的OpenGL是目前国际上公认的叁维图形工业标准，但是复杂的物体模型不可能单纯依赖于利用OpenGL基本函数以及实例库提供的基本几何体来构造，而且建立叁维模型库不仅工作量巨大，应用程序也不具有普遍适用性。本文中以面向对象语言VC++实现了OpenGL与3DS文件之间的接口，可以直接显示3DS模型。充分利用丰富的3DS公共资源，来降低虚拟现实系统的开发难度。 如何充分利用PC机来处理复杂的几何模型，是近几年的热门话题。特别是虚拟现实技术的发展，对复杂模型的实时动态显示提出了更为迫切的要求。本论文中提出以顶点的法向变化情况来控制简化误差的算法在简单性、简化速率和简化质量方面均取得了较好的效果。静态简化模型以20％简化率在最大程度上保持了模型的细节绘制特征。以静态简化模型为基础，将模型的绘制与视点的变化关联起来建立多分辨率显示模型，在模型覆盖象素越来越少的情况下可以达到80％的简化率，而且交互操作过程能够达到实时性的要求，不会让用户感到有明显的延时。 本系统以OpenGL作为研究虚拟现实的工具，实现了叁维模型的调入、显示及交互的集成，对虚拟现实系统底层平台的开发作了初步的探讨。随着研究的不断深入和发展，本系统将逐步完善，体现出巨大的实用价值。
佚名[5]2011年在《自动化技术、计算机技术》文中进行了进一步梳理TP112011011954一般成本环境下分散式多工厂资源调度/陈胜峰,蔚承建(南京工业大学信息科学与工程学院)//信息与控制.―2010,39(5).―640～645.研究多工厂一般成本结构特征,即工厂含有固定成本和单位成本,提出了一种分散式多工厂资源调度方法,该方法使用基于连续双向拍卖市场机制的ZI2策略。ZI2策略是一种包含价格和数量的二维报价策略,agent采用该策略在给定价格范围内随机提交报价。模拟实验结果验证了ZI2策略可以实现较高的调度效率,整体平均效率达到90%。图2表8参10
丁展[6]2008年在《基于手绘的交互方式与叁维建模研究》文中指出使用传统WIMP(Window,Icon,Menu,Pointing Device)风格的图形用户接口(GUI,Graphical User Interface),用户需要费尽周折才能将自己的叁维设计思路准确地传递给计算机。首先,用户需要将设计意图分解成若干独立的部分,例如点、线、面,然后再通过复杂的造型方法和繁琐的交互手段将这些元素组合、拼装成叁维实体。而随着计算机辅助设计系统功能越来越强大,一个不争的事实是:其使用门槛越来越高,操作越来越复杂,从而使其在设计初始阶段扮演的角色和传统的笔、纸方法距离越拉越远。冗余的功能和过于严格的交互手段干扰了设计师的思路,打断了设计师的设计过程。因此现阶段还是有很多设计师在初始阶段宁愿继续使用笔和纸做设计,而在设计的最后阶段才将其在计算机中进行精确形状设计。长期以来,人们已经习惯了使用简单、快速的手绘方法表达其形象思维。而基于手绘的交互接口已经渐渐展现了其在用户和计算机之间良好的沟通作用。在基于手绘的交互环境中,用户绘制的每一笔画都被系统感知,这种笔画不仅能表达图形设计意图,还能传递设计过程中的各种控制命令。手绘设计接口和传统WIMP用户接口最明显的区别是,它能捕捉并分析用户设计思路,而不是使用简单的匹配方法驱动系统造型。本文研究的重点是基于手绘的用户接口在叁维建模和交互中的作用。首先,在介绍了当前手绘造型和交互的众多研究方向和研究成果后,本文第二章描述了一种基于手绘的叁维概念设计方法。和第二章手绘正向造型不同的是,第叁章描述了手绘方法在逆向造型中的应用:点云表面曲线的手绘构建。为了更进一步体现手绘接口的优势,本文第四章介绍了一种基于手绘的鲜花叁维实体造型方法,该方法充分体现了手绘在复杂自然生物体造型中的灵活性和创造性。其后第五章描述了一种物体空间自由定位的拖拽交互方法,并将其成功应用于点云之间的融合造型。第六章介绍了透明界面和手绘结合的移动平台界面设计新方法TGFUI。最后一章对全文进行了总结,给出了应用前景和未来的研究方向。本文取得的研究成果和创新点主要表现在以下几个方面:(1)以草图为基础,用手势作为驱动,从而实现基于手绘的快速叁维概念设计本文将基于手绘的叁维概念设计过程分解成草图识别、草图编辑、手势分析、实体/曲面创建、实体/曲面编辑等若干子过程。整个体系结构以有限状态机作为流程控制,它采用以草图手势规则和草图语义自动机为基础的设计思路,描述了草图语义的获取、表达和理解方法,从而较好地支持了早期的叁维概念设计。(2)提出了一种逆向工程造型中的曲线手绘构造方法本文提出了一种手绘造型方法在逆向工程中的应用。该方法能在点云模型表面合理地创建出各种曲线,从而快速构建出模型的曲线网络。通过该方法创建的曲线网络能够很好的应用于后续的曲面约束拟合模块,从而丰富了逆向工程中的造型手段。(3)提出了一种复杂形态的自然生物体手绘建模方法本文将手绘方法应用于叁维鲜花实体造型过程,并将建模分成结构建模和几何建模两个步骤,每个步骤同时采用若干手绘方法,实验表明该方法能够简单、快速、合理地创建出栩栩如生的叁维鲜花模型。除此之外,为了拓展原有实体鲜花的设计方法,本文还提出了实体鲜花设计的新思路和新方法。(4)提出了一种基于拖拽交互的物体空间自由定位方法本文提出了一种点云表面的空间自由定位方法,它没有使用任何拓扑信息,因此可以直接应用于其它几种曲面类型的表面定位交互。本文将该定位交互方法成功应用于点云模型间的融合操作。(5)提出了一种移动平台界面设计新方法TGFUI传统GUI中的视图区和框架区在屏幕空间中是相互竞争的,较多的图标、按钮、菜单必然意味着视图区空间会被大大压缩。而TGFUI的最重要特征就是其各种图标、按钮、菜单都采用透明方式摆放在视图区的任意位置,而视图区占满了整个屏幕空间,从而克服了传统视图区和框架区的竞争关系。为了进一步减少按钮、菜单、图标的使用,TGFUI建议采用手势设计方法实现各种命令消息的发送以及图形、图像的设计。同时,为了克服手势识别的二义性,TGFUI采用反馈机制从而允许用户修正手势识别的结果。
姚远[7]2014年在《海岛礁在复杂海洋环境影响下的多维动态建模研究》文中提出地球表面约70%的面积是海洋,海洋是孕育生命的摇篮,也蕴含着丰富的资源。由于海岛、礁石及低潮高地等在《联合国海洋法公约》中的特殊地位,其涉及的领土、领海、毗连区及专属经济区等相关权利和利益十分巨大。任何一个海岛、礁石及低潮高地等归属都将对海洋权益产生深远的影响,业已成为各国争夺的焦点。海岛礁是人类探索和利用海洋的非常重要的支点,而海洋具有实时动态变化,并与海岛礁等进行动态交互的特性,既有一定的规律性,又有较强的随机性,研究和认识海岛礁在潮汐等海洋环境影响下的变化特征与规律是发展海洋经济、有效开发海域资源、保护海洋环境的关键之一。而随着人类对海洋进一步的开发与利用,海岛礁及其周边海洋环境监测已经成为具有战略性的发展和研究方向。一段时间尤其是近年来,国家对海岛礁及周边环境的监测与调查已经积累了海岛礁多比例尺、多源、异构、海量的测量和遥感数据,以及海洋环境的高动态监测与同化数据等。利用地理信息技术和叁维动态建模与表达技术,可以充分挖掘海量数据中的信息,对海岛礁及周边海洋进行更为直观和有效地分析。论文在分析了陆海多源数据建模、时空数据模型以及陆海叁维动态建模与表达方法的基础上,建立了海岛及周边区域陆海无缝叁维地形模型,针对海岛礁和动态海洋对象的特点及面向全球多尺度应用的需求,提出了面向可细分对象的时空数据模型,支持对几何模型、物理模型和行为模型的建模,对多种海洋对象及与海岛礁的交互进行了动态建模与表达,最后在自主知识产权的数字地球平台上,开发了海岛礁在潮汐等海洋环境影响下的动态表达与可视化系统,对以上理论与方法进行了验证。论文研究内容主要包括以下叁个方面：(1)分析了海岛礁及周边地形的多源数据及其特点,针对陆海多源数据的四个不一致问题进行了研究,在统一了平面基准、垂直基准、数据结构和表达模型的基础上,对海岛礁及周边连续的叁维地形进行了一体化的建模和表达。(2)在分析了动态海洋对象时空数据特点以及现有时空数据模型的基础上,针对陆海对象多源、海量、多尺度、高动态的特点和现有时空数据模型的不足,提出了面向可细分对象的时空数据模型,对潮汐、海浪、温度和盐度以及潮流等海洋对象进行了动态建模与表达,并对海岛礁在潮汐等影响下的交互进行了建模。模型能够支持陆海对象以上特点的同时较好的对时空对象变化过程及交互进行描述与表达。(3)基于论文提出的理论、技术和方法开发了基于数字地球平台的实验系统,实验系统对海岛礁及周边连续的叁维地形进行了多尺度可视化表达并发布为服务,对海洋动态对象进行了多尺度可视化表达,在数字地球平台上对高动态对象及交互进行了建模和表达,将数字地球平台从侧重于陆地延伸到更为广阔的陆海领域,从侧重于静态的数据建模延伸到了动态交互表达。研究表明,论文提出的面向可细分对象的时空数据模型能够较好的对海岛礁多源、海量、多尺度的数据进行表达,同时支持海洋对象高动态及海陆交互进行表达,并能够较好的适应数字地球平台等多种应用架构,进行广泛应用。
魏静[8]2008年在《基于VR的虚拟矿山系统研究》文中提出随着信息技术的不断发展,数字矿山建设已成为矿山信息化建设的重中之重,引起越来越多的矿山科技工作者的重视。虚拟矿山系统为数字矿山建设提供一个虚拟平台,对推动采矿企业的技术发展与创新,建立科学、合理、高效、低污染、安全的矿业生产新局面有重大意义。虚拟现实技术是构建数字矿山的关键技术之一,以计算机技术为核心,生成逼真的虚拟环境,用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响,从而产生“沉浸”于等同真实环境的感受和体验。本文以矿山的叁维虚拟数字化为研究对象,综合运用计算机图形、实时动画和视景仿真、人工智能、系统集成、传感器等先进技术和手段,开发出一个桌面型的虚拟现实系统,成功实现了虚拟矿山环境仿真。研究分析了虚拟现实技术及面向虚拟现实的建模技术,结合矿山的叁维虚拟数字化系统的特征和要求,运用基于几何的虚拟现实建模技术,构建了一个优化和逼真的矿山叁维环境,提出了基于Multigen Creator的复杂虚拟场景建模方法,实现场景的集成调度和优化。在分析基于Multigen Vega的叁维场景渲染技术的基础上,运用VC++开发系统应用程序,建立了大规模复杂场景、具有较高实时性和交互性的矿山桌面型虚拟现实系统,实现了系统的场景显示与实时漫游、模型驱动与实时控制。
赵铭超[9]2011年在《虚拟现实中叁维建模技术的研究与应用》文中认为虚拟现实技术是近年来在计算机领域引起广泛关注的技术,虚拟现实技术是21世纪高科技发展的一个重要方向。叁维建模技术是虚拟现实中最重要的技术领域,也是虚拟现实技术中的关键技术之一。叁维建模技术是整个虚拟现实系统建立的基础,是所有应用中的一个关键的步骤和技术。本文对虚拟现实建模技术的发展情况进行了分析探讨,系统地研究了虚拟现实建模技术的特点、主要技术指标及虚拟现实的基本内容。重点研究了虚拟现实建模的关键技术、叁维场景构建的流程及模型优化阶段用到的碰撞检测算法。本文针对传统的构建流程提出了改进的优化流程,针对传统的优化算法提出了碰撞检测算法的改进算法,并运用到卫星发射模拟场景系统的建模中,达到了理想的效果。论文详细阐述了系统中各个实体模型的构建过程,并对场景的集成和调度管理进行了系统的研究,对在建模过程中遇到的问题进行了总结,提出了解决办法。本文通过应用建模关键技术及建模优化等相关技术成功的完成了对卫星发射场景模拟系统的构建,较好的实现了真实感、实时性和交互性的目的,为以后实现大规模的虚拟现实场景的构建具有较大的参考价值。
杨建宇[10]2010年在《基于虚拟现实的数字样机若干关键技术研究与应用》文中进行了进一步梳理虚拟现实以其“可视化”的技术特点能够较完整的表达现实中人无法直接感知的物理特性,这一特性可用于加速大型复杂产品的设计制造过程；基于虚拟现实的数字样机与物理机交互,能使存在于虚拟环境中的虚拟对象与现实世界中的物理对象之间产生直接相关的互动和控制,在增加沉浸效果的同时,能够大大降低相关领域的运营成本、提高生产效率。本文受国家科技支撑计划“大型全断面掘进机数字样机关键技术研究”项目(2007BAF09801)的子课题“全断面掘进机数字样机关键技术研究”、教育部重点资助项目基于cscw远程控制的机械装备协同设计技术研究(105057)和高等学校博士学科点专项科研基金项目“Web环境下数控机床协同设计及虚拟样机研究”(20060145017),基于虚拟制造系统进行了基于数字样机的仿真技术和交互技术两方面研究,其主要内容如下：(1)基于Onyx4可视化系统构建了数字样机展示系统。并在此基础上实现了某泥水平衡全断面掘进机的功能展示,验证了系统的可靠性。(2)建立了某泥水平衡全断面掘进机的叁维模型,研究了转换方法并基于OpenGL Performer开发包实现了盾构机的装配过程展示和功能仿真。结果证明程序能够为盾构机功能展示和方案评估提供较大帮助。(3)基于人体骨架模型设计了一种自然交互方法并构建了交互系统结构,实现了骨架模型的运动功能,为研究数字样机与物理机交互打下基础。(4)在双中心投影法的基础上提出了能够降低视觉融合困难的可变位差主动立体显示方法,设计了接口,基于Performer和C语言编制了程序,验证了该方法的有效性。(5)提出了基于虚拟现实的数字样机与物理机交互方法并设计了系统框架,构建了带有底盘和机械臂的机器人,研究了底盘和机械臂运动定位的方法,并进行了底盘和机械臂的运动定位实验,验证了理论的可行性。(6)基于前文设计了数字样机与物理机交互系统平台结构,研究了利用Arduino和舵机控制器等构建交互平台的方法,基于C语言和Virtools编制了程序,进行了机械臂搬运物体的交互实验,验证了本文提出方法的可行性。
参考文献：
[1]. 叁维复杂模型快速简化及交互方法的研究[D]. 费广正. 中国科学院软件研究所. 2001
[2]. 叁维建模技术在虚拟现实中的应用研究[D]. 李荣辉. 大庆石油学院. 2007
[3]. 水利工程复杂虚拟视景建模及软件加速技术的研究[D]. 刘惠义. 河海大学. 2004
[4]. 机械叁维模型的实时交互式显示[D]. 莫燕. 武汉科技大学. 2003
[5]. 自动化技术、计算机技术[J]. 佚名. 中国无线电电子学文摘. 2011
[6]. 基于手绘的交互方式与叁维建模研究[D]. 丁展. 浙江大学. 2008
[7]. 海岛礁在复杂海洋环境影响下的多维动态建模研究[D]. 姚远. 武汉大学. 2014
[8]. 基于VR的虚拟矿山系统研究[D]. 魏静. 武汉科技大学. 2008
[9]. 虚拟现实中叁维建模技术的研究与应用[D]. 赵铭超. 天津师范大学. 2011
[10]. 基于虚拟现实的数字样机若干关键技术研究与应用[D]. 杨建宇. 东北大学. 2010
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