基于机械跟踪的虚拟演播室系统中摄像机校准和定位算法

摄像机校准和初始定位是基于机械跟踪的虚拟演播室系统的关键技术之一。分析了基于机械跟踪方式的虚拟演播室系统的结构特点和性能要求,提出了基于Tsai算法的虚拟演播室摄像机校准算法和基于主动配准的虚拟演播室摄像机初始定位算法。仿真和实际应用结果表明,算法操作简便,满足了虚拟演播室高精度定标的要求。     

虚拟演播室技术

虚拟演播室系统利用色键功能，将真实的演员合成到虚拟的三维场景中，并与其中的虚拟对象进行实时交互，给视频媒体制作提供了广阔的空间。相对于传统的演播室，虚拟演播室的节目制作不再受实际演播空间和复杂场景制作的限制，场景的更换不再费时费力，而只需要从计算机中调入用3D软件预先创建好的虚拟场景。用户所要做的就是尽情发挥他们的想象力和创造力，就可以达到预想的演播效果，虚拟演播室系统为影视制作提供了一个虚拟空间的梦幻平台。     

基于虚拟阵列的信号源数估计算法

信号源数估计是智能天线技术的一个基本问题,经典的信号源数估计算法有:基于信息论"AIC"算法"MDL"算法、假设检验、平滑秩序列法以及盖氏圆算法等,这些算法在低信噪比、小采样、色噪声以及实际信源数近阵列阵元数时,会产生较大的误差。在Kullback准则基础上提出了一种基于虚拟阵列的改进算法,该算法通过对阵列接收的数据进行预处理,虚拟地增加阵元数,按照修正的规则,求取信源数。经仿真验证,该算法克服了经典算法在低信噪比、小采样、色噪声以及实际信源数接近阵列阵元数时,准确估计信源数的难题。     

复杂平面区域的三角网格生成算法

为生成复杂平面区域的有限元网格,提出了基于网格细化的三角网格生成算法.该算法首先采用耳尖移除法对区域边界做三角划分,得到粗略的初始网格.提出Delaunay优化平分方法,根据网格密度细化初始网格,该网格细化方法结合最长边平分技术与Delaunay边交换技术,可有效提高内点生成与单元细分的质量.实验表明,基于Delaunay 优化平分的三角网格生成算法可对任意平面域进行网格剖分,生成符合有限元计算要求的高质量三角网格.     

重构X射线脉冲星信号的纯数值模拟新算法

基于X射线脉冲星的导航技术,无论技术研究还是实验验证,都是以X射线脉冲星信号为基础。但是实际的观测数据无法确定其精确值,不便于进行导航算法的分析验证。因此,通过模拟算法重构X射线脉冲星信号十分必要。基于泊松分布建立X射线脉冲星信号模型,介绍脉冲轮廓的构建方法;介绍了两种纯数值的脉冲星信号模拟算法。针对这两种算法因近似导致信号模拟不精确的问题,提出一种基于精确光子流量函数的纯数值X射线脉冲星信号的模拟算法,该算法采用分段线性函数拟合的脉冲轮廓函数,基于分布函数及其反函数导出。模拟算法重构PSR B0531+21脉冲星的信号,并利用χ2拟合优度检验验证模拟算法生成的光子到达时间服从泊松分布。将提出的算法与两种已有的算法进行比较,仿真结果表明从光子数目和脉冲轮廓误差来看,提出的算法都优于其他两种算法,更接近实际信号。由新算法重构的脉冲星信号进行历元折叠得到观测脉冲轮廓,并将其与标准脉冲轮廓比较,发现随着观测时间的增长,观测脉冲轮廓趋近于标准脉冲轮廓,验证了模拟算法是有效可行的。     

电气设备虚拟维修训练系统中电路实时仿真方法的研究

针对虚拟维修训练系统中电气控制线路的电路实时仿真方法进行了研究,介绍了电气虚拟维修系统中电路元件阻抗等效方法,通过综合应用节点电压法、网络拓扑结构表示等方法提出一种适用于电气设备虚拟维修系统的电气控制电路实时仿真方法。该方法首先根据模型中各功能部件之间的电网络连接关系构建网络拓扑图,由网络拓扑图生成关联矩阵;然后,根据关联矩阵及模型的参数计算各节点电压或各支路电阻,并采用虚拟万用表测量模型中任意两节点之间电压或电阻;最后,根据测量结果对故障信号进行判断,实现电气设备虚拟维修训练仿真。为了验证该方法,以海水淡化装置电气线路为仿真对象构建了海水淡化装置虚拟维修训练系统,并进行了实时仿真研究,仿真结果表明:该方法能正确有效地模拟海水淡化装置电气线路的运行工况。     

基于四阶累积量的相干信号二维波达方向估计算法

提出了一种基于四阶累积量的相干信号二维波达方向(DOA)估计的算法--CSS算法.该算法利用双平行线阵的接收数据以及平滑技术构造了一个平滑的渡达方向矩阵,通过对其进行特征分解估计出空间相干信号的二维到达角.在色噪声环境下,该算法能够精确地估计空间相干信号的二维到达角,无需谱峰搜索,并且信号的二维参数能够自动配对.计算机仿真结果验证了算法的有效性.     

基于实际飞行数据插值的INS/GNSS组合导航仿真轨迹发生器

针对INS/GNSS组合导航仿真中,捷联惯导系统陀螺、加速度计信号高精度模拟问题,提出了基于实际飞行数据插值的动态轨迹解析生成仿真算法。对转换到地心惯性坐标系中的载体姿态、位置和重力场数据进行关于时间的样条函数插值,得到载体坐标系下陀螺角速率、角增量以及加速度计比力积分增量的高精度分段解析表达式。使生成的陀螺、加速度计信号符合载体运动学和动力学特性,反映杆臂效应影响,同时与经事后处理的实测GNSS伪距、伪距率等数据特征保持一致。提出了四元数约束插值算法,可满足四元数解析插值时范数为1的约束限制条件。基于某实际无人机飞行数据,验证了所提出算法的有效性,完全满足组合导航动态仿真精度要求。该算法也适用于其他高精度高动态导航系统和刚体运动控制仿真中的角运动、线运动传感器信号模拟。     

利用实际飞行数据插值的INS/GNSS组合导航仿真轨迹发生器

针对INS/GNSS组合导航仿真中捷联惯导系统陀螺、加速度计信号高精度模拟问题,提出基于实际飞行数据插值的动态轨迹解析生成仿真算法。对转换到地心惯性坐标系中的载体姿态、位置和重力场数据进行关于时间的样条函数插值,得到载体坐标系下陀螺角速率、角增量以及加速度计比力积分增量的高精度分段解析表达式。使生成的陀螺、加速度计信号符合载体运动学和动力学特性,反映杆臂效应影响,同时与经事后处理的实测GNSS伪距、伪距率等数据特征保持一致。提出四元数约束插值算法,其可满足四元数解析插值时范数为1的约束限制条件。基于某实际无人机飞行数据,验证了所提算法的有效性,其完全满足组合导航动态仿真精度要求。该算法也适用于其他高精度高动态导航系统和刚体运动控制仿真中的角运动、线运动传感器信号模拟。     

STFT数字信道化的雷达脉冲参数测量改进算法

数字信道化技术是现代雷达侦测系统的重要组成部分,短时傅里叶变换(STFT)算法是实现数字信道化常用的一种算法。该算法所构建的数字滤波器组具有滤波特性一致、运算量少的优点,通过测量滤波器组的输出可以确定输入脉冲信号的参数,然而该算法对于接收机截取的脉冲信号与实际脉冲信号不匹配所测量的参数误差较大。为改善参数测量精度,提出了一种基于STFT信道化的雷达脉冲参数测量的改进算法,该方法在信道化基础上引进Haar小波变换对脉冲到达时间精确提取,通过相关累加对脉冲信号幅度精确测量。通过仿真分析验证了算法的有效性。     

基于图像的虚拟战场环境

简要总结了IBR技术的发展和现状,比较了各种模型的特点,分析了虚拟战场环境生成应包含的内容,提出了实现该环境需解决的关键技术.采用多同心圆可以构建大范围场景视点模型,分析了一种基于基础矩阵的相机参数标定方法,实现了一种基于面积和特征线的图像整合算法,对战场图像采集存储提出了初步方法.最后提出了系统实现的基本框架,为进一步研究打下了良好的基础.     

基于视频图像的增强现实光照技术

光照一致性是增强现实技术中一项重要的研究内容。利用摄像机捕获的放置在真实场景中的标定物和镜面小球的视频图像,设计了一个增强现实光照系统模型。模型的实现过程表明,该方法实现相对简单,不需要对场景及模型进行预处理,能够达到虚实对象在动态增强现实场景中光照的实时一致性。     

基于虚拟力驱动的传感器网络节点定位

为了解决传感器网络节点三边测量定位的全局优化问题,提出了一种基于虚拟力驱动的节点最优相对定位方法。该方法建立了满足节点位置最优最小二乘估计需要的虚拟势能场模型,给出了一种基于虚拟势能场梯度的虚拟力定义新方法,证明了利用该虚拟力驱动节点定位的收敛性,提供了保证节点定位结果全局最优的方法。仿真分析表明,基于虚拟力驱动的节点相对定位方法能够解决节点相对位置的最优估计问题。     

应用虚拟样机技术优化设计卡钳

分析了传统设计方法的弊端,介绍虚拟样机技术这一全新的设计方法.以应用动力学仿真软件ADAMS建造卡钳虚拟样机优化设计的实例,说明虚拟样机技术可以缩短开发周期、降低成本,提高设计质量和可靠性.     

炮兵雷达阵地选择仿真系统的设计与实现*

虚拟现实技术是20世纪末发展起来的一项涉及众多学科的高新应用技术，主要针对在MultiGen Creator和Vega软件平台下开发三维仿真系统。针对目前炮兵雷达阵地选择虚拟仿真的需求，设计了炮兵雷达阵地选择仿真训练系统，介绍了仿真系统的组成及功能模块，论述了二维数字地图生成与显示、三维场景生成与显示、视景仿真的实现等关键技术，最后给出了仿真效果图。结果表明了仿真系统的可行性和实用性，极大地提高了训练效率和训练水平。     

基于网络的虚拟装配可视化技术研究

分析了在计算机上实现虚拟装配的流程及如何用VRML创建三维可视化的虚拟场景,提出一种基于VRML和Java的虚拟现实构建方法,用以增强VRML虚拟场景与外界的交互性,并以球阀为例给出了在网络上创建虚拟装配动画演示的具体方案.该方法不仅可用于演示网络环境下的可视化装配,也适合于其它领域基于Web的科学可视化.     

利用数字狭缝摄像技术估计弹丸速度和攻角

针对目前靶场中胶片式狭缝摄影技术的缺点和数字化改进的难点,提出了基于线阵摄像机的数字狭缝摄像技术来估计弹丸速度和攻角.该方法首先利用单台标定的摄像机配合双像器获取弹丸的立体影像,提取有限个控制点,计算弹丸速度、姿态等的初始估计值.然后利用弹丸的模拟成像与实际成像的轮廓匹配构建最优化模型,对初始估计值进行优化,最后获得弹丸的速度和攻角.通过试验验证了该方法估计弹丸速度和攻角的精确性.     

基于多Agent的虚拟油料保障网络安全模型框架

从基于多Agent的虚拟油料保障网络安全优化出发,论述了虚拟油料保障网络引入Agent技术的动因.从网络安全模型框架、内部安全保密机制、通信安全、数据库及信息交换安全、用户交易安全等方面设计了基于多Agent的虚拟油料保障网络安全模型框架的建立和试验验证过程,为确保油料保障网络安全奠定了理论基础.     

虚拟再制造研究的体系框架

再制造工程是人类社会可持续发展战略的重要保证,虚拟再制造是提高再制造工程效益的重要内容。为了进一步开展广泛而深入地研究,首先需要明确其主要基础理论及重要研究内容。现根据虚拟再制造的显著特点,参考虚拟制造的研究内容,探讨建立了虚拟再制造研究的体系框架。