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基于多组体纹理切片的草地场景快速仿真技术被引量：1: 2014年; 高度真实感的草地场景仿真是计算机图形学和仿真领域具有挑战性的课题。传统的基于几何的方法能够表现草体丰富的细节,但是庞大的数据量对于实时仿真并不完全适用。基于图像的方法虽然大大提高了仿真效率,但是对细节的表现不足。基于体纹理的方法在表现结构复杂且具有重复性的场景方面具有优势。应用体纹理的算法,可以在保证一定场景真实感的前提下,提高仿真效率。结合可编程图形处理器(GPU)的技术,设计并实现了基于多组体纹理切片的草地场景快速仿真算法。利用光线投射法,分别得到三组单方向体纹理的绘制效果。再根据视线的方向,决定每组体纹理图像的贡献度,进行加权融合。实验结果表明,算法在保证较高真实感的前提下,实现了草地场景的实时仿真。; 邓玉曹卫群高阳魏厚明刘兴; 关键词：GPU

虚拟现实技术在电子显微镜操作模拟中的应用被引量：9: 2014年; 基于虚拟现实技术对电子显微镜外观结构及其操作流程进行虚拟动态仿真。首先运用三维建模软件对电子显微镜进行精细建模,并对其中涉及到的关键问题,如模型优化、材质制作等进行了阐述。在此基础上,研究运用虚拟现实引擎对电子显微镜的操作流程模拟进行了设计与实现。采用这种的模拟系统,用户可以在虚拟环境下直观、交互地了解电子显微镜的复杂结构,并体验电子显微镜的操作流程。该项工作对电子显微镜的三维动态展示、使用流程演示、用户体验式培训都具有很好的应用意义。文章给出了实例和可视化结果。; 郭芳铭李俊杨刚王炜欣咏; 关键词：虚拟现实技术电子显微镜 UNITY3D 三维建模

森林动态演替现象的可视化模拟被引量：7: 2013年; 由于自然环境、资源竞争、生长繁衍等因素的影响,森林中树木的空间分布格局不断发生着变化。基于森林生态学的相关理论,对森林的这种动态演替现象进行了研究和模拟。采用一种2维分布图的形式来着重展现森林演替过程中的自然稀疏、多树种演替和聚集生长3种重要的变化规律,并以此为基础,通过迭代推演的方式实现了森林景观动态演替过程的可视化模拟。模拟计算过程中,为了加速迭代推演过程中最耗时的树木相交测试,还提出一种"扩展边界的四叉树"方法,提高了计算效率。在生成森林初始分布信息时参考了有关森林空间数据的概念,能够生成符合林业上树木胸径分布的森林数据。模拟过程中所采用的技术方法不仅可应用于影视动画、虚拟现实等领域,而且在林业科学研究与应用上也具有潜在的应用价值。; 单梁杨刚黄心渊; 关键词：可视化模拟四叉树

采用邻域直方图匹配的矢量纹理图案合成被引量：3: 2013年; 矢量纹理图案是指由一种或几种矢量图案元素按照一定的规则进行分布而形成的纹理图案。这种纹理图案在日常生活中随处可见,对其进行自动合成是非真实感绘制中的一个重要研究课题。提出一种基于样本的矢量纹理图案合成方法,可以根据一小块样本图案自动合成与该样本图案有类似分布规则的大面积图案。在此方法中,采用一种"邻域直方图"的策略来进行元素邻域信息的匹配与合成:将矢量元素的邻域空间用以该元素为中心的射线束和同心圆簇划分为一定数量的小格;统计每个小格中出现的邻域元素数量就可以形成一幅直方图;以此直方图信息作为当前元素的邻域信息在样本图案中进行匹配搜索,从而完成图案的合成。该方法不仅可以应用于仅有一种图案元素的分布合成,还可扩展至多种元素图案的复杂分布合成。与以往的矢量纹理图案合成方法相比,本文方法不需要复杂的元素关系分析和频繁的元素位置比较,实现简单,效率较高。实验结果表明,本文方法对于规则、半规则及随机的图案分布,都可达到较好的合成效果,这对于非真实感绘制中的风格图案生成、笔划分布计算等都将具有很好的应用意义。; 徐婵婵杨刚; 关键词：纹理合成非真实感绘制直方图匹配

基于概率模型的树木间接光照效果的实时模拟被引量：1: 2015年; 太阳光照射到树冠上之后,会在叶片间进行相互的反射、折射,形成复杂的间接光照效果。在进行树木真实感绘制时,对这种间接光照的快速模拟是非常困难的。传统的光线跟踪、辐射度等算法均比较耗时,很难满足实时计算的要求。采用一种概率模型来快速估算树木叶片间的间接光照效果,实现了带间接光照效果的树木实时绘制。为树冠构建一个包围体,并假定该包围体中叶子的位置和法向基本符合均匀分布;为叶子的正反面分别定义反射系数和透射系数,并定义一个衰减函数来描述光线穿越叶子层后的衰减量;基于这种均匀概率分布的包围体模型,并利用叶片材质属性,就可以为每片叶子计算出叶子表面的出射光。对于中心在P处的叶子来说,可以快速计算出太阳光经过其邻近叶子到达该叶子表面的间接光照效果。为了进一步提高绘制效率,并未采用传统的包含大量面片的树木模型,而是采用了一种利用Billboards结构进行树木枝叶表达的简洁的树木三维模型。将上述概率模型与这种表达方式进行了有机结合,完成了带间接光照效果的树木实时真实感绘制。; 赵作林李兆民杨刚黄心渊; 关键词：全局光照真实感绘制

基于层状纹理方法的真实感草地动态实时模拟: 2014年; 针对草地在风力等外力作用下的动态模拟问题,提出了基于层状纹理方法实时模拟动态草地的策略。该方法利用竖直纹理切片和非均匀层的方式来解决当视点接近水平或草叶弯曲程度较大时暴露纹理层间空隙的问题,取得了满意效果。在草地动态模拟中,通过移动多层纹理网络面来实现草地随风而动的动态效果。实验表明,该方法可以实现大规模草地动态效果的实时模拟。; 郭雪杨刚

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国家自然科学基金(61100132)