虚拟膝关节镜手术仿真系统的关键技术研究

虚拟手术仿真系统是医学仿真训练的有力工具,在医学教育领域有很好的应用前景。结合虚拟膝关节镜手术系统开发中的实际经验,介绍了系统开发过程中的几何建模、形变计算、力反馈与场景特效处理等关键技术与模拟仿真效果;文中的技术可推广应用到其他虚拟手术仿真系统的开发中。     

关于改善可视化仿真系统实时性的途径

实时性是设计可视化系统所面临的关键技术问题之一,如何协调系统的实时性和模型的真实性是可视化仿真系统实现的瓶颈。结合应用仿真建模工具MultiGen的开发经验,从模型数据的组织结构、绘制优先级的确定,以及复杂场景建模与显示中常用的实例化、LOD、Billboard等方面,探讨了在可视化系统设计中改善实时性可采用的途径,并逐个分析其特点、利弊及处理技巧。     

基于OpenGL的作战场景三维虚拟技术

针对以作战指挥为代表的系列虚拟实验室对训练内容所涉场景及效果的三维表现需求，研究并探索了基于OpenGL开发三维虚拟作战场景的步骤及关键技术。通过三维地形模拟、外部3D模型导入与渲染、多视口、交互漫游及碰撞检测等技术在“导弹突防三维虚拟仿真系统”中的应用实现，有效地增强了虚拟训练中训练过程及结果的表现效果。     

灭火救援视景仿真中三维虚拟消防队员的设计与实现

灾害场景视景仿真是灭火救援计算机模拟训练系统的重要组成部分。而对于灾害场景中人的行为描述,特别是消防指战员组织实施灭火救援行动的描述是灾害场景表现的重要方面。从开发工具、角色建模、格式转化和骨骼动画等方面入手,就如何在灭火救援视景仿真中创建虚拟消防队员展开研究。结论表明：通过3dsMAX进行角色建模,通过Cal3D实现骨骼驱动的办法是实现三维虚拟消防队员的一个可行方案。     

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.     

基于Unity 3D的舰载机虚拟训练系统设计

分析了舰载机虚拟训练仿真系统整体框架和功能,并基于对视景生成技术的研究,运用三维建模软件以及Unity 3D场景编辑器,完成了虚拟训练场景的搭建。通过控制脚本编程,实现了场景的管理与控制以及场景环境元素的调节,实时地模拟出了舰载机飞行和降落的视景变化,为舰载机虚拟训练提供了逼真的仿真环境。     

基于B/S结构的某连指挥车模拟训练系统

对开发模拟训练系统的原因进行了简要介绍,而后介绍了虚拟场景的建模和系统交互控制功能的实现方法,将三维虚拟现实技术应用在基于浏览器/服务器(B/S)结构的模拟训练系统中,实现了基于VRML和Java语言的三维模拟训练系统,对该系统的技术途径进行了介绍,为系统的开发指明了方向。     

浅论三维可视化技术应用

三维可视化技术引发了科研分析手段的革命,抢占三维可视化技术研发的制高点是我国学术界的紧迫任务,本文简要叙述了三维可视化技术的数学基础和编程基础,列举了三维可视化技术的应用现状,并结合作者的开发实践介绍了某三维作战仿真场景的研发情况。     

基于有限状态机的作战实体模型行为规则可视化建模研究

为提升仿真模型开发效率,降低仿真模型的维护成本,本文从模型规则可视化建模需求入手,提出了基于有限状态机的实体模型行为规则形式化表达模型,并对基于有限状态机的模型规则可视化建模工具框架进行了设计,对模型规则可视化建模的工程实现进行了理论上的探索。     

基于VR的虚拟火炮行为仿真

针对虚拟武器装备行为仿真过程中存在的运动仿真复杂、多部件协调操作仿真困难等问题,本文基于虚拟现实建模工具构建了某型传统火炮的三维模型-虚拟火炮,为行军行为仿真过程中运动轨迹选取、运动姿态控制、碰撞检测及响应等问题提供了合理的解决方法;在用炮和收炮行为仿真过程中,重点设计了时间驱动算法来解决多部件之间的协调操作仿真问题。通过对虚拟火炮的特定行为进行可视化仿真,验证了文中行为仿真研究方案的合理性及算法设计的正确性。     

船舶操纵模拟器立体视景系统理论、方法和实现的研究

在船舶操纵模拟器中,视景系统的立体显示为场景中物体的空间关系提供重要的视觉信息,并大大地增强了三维场景的真实感。分析了立体显示方法的原理,介绍了多通道立体显示系统所需的设备及环境,提出了基于Vega的船舶操纵模拟器的立体显示视景系统结构框架,阐述了Vega中场景初始化的方法及立体显示参数的设置,并实现了基于Vega的船舶操纵模拟器视景系统的立体显示,提高了船舶操纵模拟器视景系统的逼真度。     

船艇发动机虚拟维修中的场景优化技术研究

针对船艇发动机虚拟维修场景构建过程中模型的高逼真度和实时交互之间的矛盾,提出了降低场景复杂度的初期建模优化技术,以及模型合成后的全景优化技术。通过在发动机虚拟维修训练系统中的综合应用,有效地简化了模型的多边形网格,降低了场景的复杂度,提高了场景的生成速度。     

基于EON Studio 5.0的装甲车辆发动机虚拟维修关键技术研究

以某型坦克发动机为研究对象,基于虚拟现实工具软件EON Studio 5.0,对装甲车辆发动机虚拟维修训练系统涉及的关键技术——三维建模、虚拟维修场景生成、人机交互等进行了研究,为建立装甲车辆发动机虚拟维修训练系统提供技术支持。     

OpenGL在舰艇实景仿真中的应用研究

舰艇仿真是舰艇设计尤其是当前计算机辅助设计过程中的重要步骤,OpenGL是当前技术最先进的三维图形API之一.文中使用3DMAX建立艇体模型,使用贝赛尔曲面元构造方法给关键点计算插值,并结合OpenGL中的图形绘制、纹理指定、动画计算等效果实现舰艇航行时的状态与海面环境的仿真,获得了比较理想的效果.     

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。     

人机共融的远程态势智能感知系统

针对人与远程无人设备协同精准配合的迫切需求,以机器人操作系统为基础构建了一种人机共融的远程态势感知系统,并开展了实验与分析。该系统以视觉定位技术为基础,以人机感知共融为切入点,通过实时三维场景重建技术与场景一致性融合方法,将无人设备探测到的环境及目标信息进行三维重构,并通过增强现实设备进行显示,与人的视觉信息进行一致性融合,实现无GPS条件下远程无人设备与人所佩戴的增强现实设备之间的协同定位。实验结果表明,系统在近距离时具有较好的人机协同定位准确度,定位精度随着距离的增加而逐渐降低。所构建的系统使无人设备成为人眼的延伸,在不干扰人员正常行动的情况下实现了穿障碍、跨视距的感知能力,在未来信息化作战中可发挥重要作用。     

主动防护系统分布式火控平台设计与仿真

为设计和验证主动防护系统的分布式火控原理和算法，设计了主动防护系统分布式火控验证平台。根据主动防护系统的攻击原理和功能要求，构造了完整的硬件结构和软件架构，给出了详细的仿真流程，并对系统中涉及的各关键技术进行了分析和建模。最后，整个系统采用面向对象的程序设计方法和虚拟现实技术，实现了数字化的主动防护系统分布式火控仿真系统平台。该平台能够在虚拟作战场景中模拟真实的作战场景，能够有效地再现主动防护系统对目标的打击过程，也为主动防护系统的分布式火控原理验证和功能测试提供了技术手段。     

VRML在电传动装甲车辆虚拟试验中的应用

传统的虚拟现实系统通常是基于C /OpenGL的,对硬件配置要求高、不利于网络传输,在MATLAB环境下进行调用和渲染时运算量大、实时性差.一种基于VRML虚拟现实技术和MATLAB仿真技术的虚拟试验方案,有效地解决了电传动装甲车辆动态仿真的实时性问题.运行结果表明,该方案简便可行、运行可靠,很好地满足了虚拟试验的要求,为MATLAB环境下的可视化仿真提供了一种有效方法.