面向体三维显示器的图形算法设计

针对一种基于旋转双螺旋屏幕逐层扫描技术的体三维显示系统,设计并实现了一套支持真实空间三维显示的图形算法体系.算法核心主要包括立体图元的体素化,切片图像渲染和投影同步控制等3个环节.图形系统通过离散三维网格模型获取体三维显示需要的体数据,并根据螺旋屏幕的几何特征将物体的体数据集渲染成切片图像序列发送至高速投影单元,在保持投影与屏幕旋转同步的情况下,快速变换的投影图像基于视觉暂留融合成具有真实物理深度的三维影像.算法在体三维显示器样机上进行了验证,显示的三维影像占据真实物理空间,具备全方向观察角度,围绕显示器可直接观察到立体图像各个不同侧面,如同观察真实物体一样.     

动态体显示技术中的体素化过程研究

目前，图像显示技术已经不局限于平面显示，一种全新的真三维立体显示技术正在迅速发展，并逐步走向应用。该技术是完全基于体素的显示方法，使得观察自由地、不需要辅助设备地获得真三维的图像效果。本重点介绍了该显示技术中的基于动态体技术的基本形式，讨论了该技术中所采用的体素化过程。另外，通过采用平面直线运动模型，重点分析了该模型中的体数据转换矩阵的计算。转换后的图象数据是基于激光柬的偏转数据。在该数据基础上，还分析了体素的重新排序和优化过程。     

超声速火焰的3DLIF可视化技术研究

为满足超燃冲压发动机燃烧诊断尤其是燃烧空间结构可视化的迫切需求，亟需实现超声速火焰三维测量。三维激光诱导荧光（3DLIF）技术作为一种立体测量技术具有超声速火焰三维测量的潜力。利用该技术的特点与优势，设计了基于扫描振镜的多平面3DLIF成像系统，在超声速同轴射流燃烧试验装置上实现了超声速火焰的多平面3DLIF空间结构可视化。为了实现大尺寸成像，提出了一种扩大扫描范围的片光整形方案，利用该方案获得了空间尺度50 mm×85 mm×20 mm、时间尺度5 ms的超声速火焰平均三维图像，对3DLIF技术用于超燃冲压发动机试验台架燃烧空间结构可视化进行了可行性分析，基于时均三维图像讨论了喷口火焰速度对火焰结构形状的影响。     

高速聚焦纹影改进及应用

聚焦纹影技术能对垂直于光轴的特定平面内的流场细节进行显示,该特点使其成为近年来被重新研究的流场显示技术之一.本文在综合考虑了锐聚焦深度、非锐聚焦深度、灵敏度和清晰度等指标情况下,结合风洞实际情况,研制了一套聚焦纹影装置.主要在均匀照明流场、切割光栅的制作和不通过成像屏的高速相机直接记录等方面进行了改进工作,得到了较好的显示结果,并在小激波风洞上进行了相关的验证工作.同时,对采用聚焦纹影显示高速变化的流场也进行了探索,提出了相关的建议.     

基于硬件加速的真三维显示体素化算法

提出了一种新的体素化算法，利用显示硬件支持二维光栅化算法和新的可编程控制功能，提高了体素化算法的效率。该算法通过逐层处理的方式将三维数据离散成为一系列的切片，利用硬件渲染完成切片的光栅化操作，将最终的光栅化结果组合成为体数据表达。算法利用可编程图形处理单元（GPU）的大规模纹理、动态顶点数据和灵活的纹理数据操作等特性，有效地降低了系统压力，提高了算法效能。实验证明，该算法满足真三维显示技术的要求。     

基于红外图像重建飞机三维形体结构技术的研究

研究了基于红外图像重建飞机三维形体结构的技术，并在理论研究基础上开发了三维重建系统。该系统包括红外图像的处理技术、三维信息提取的体相交技术、三维形体的表示方法和基于八叉树结构的飞机三维形体重建的实现。旋转是表示实体三维结构信息的一种有效方法，本文最后给出了重建三维飞机的旋转系列图像。     

三维物体表面测量光传感技术

建立了小孔成像摄相机模型,提出了将投影仪看作主动相机的隐函数线性模型.采用了四幅相移光栅条纹编解码技术进行数据匹配,提出了基于质量图的枝切截断算法,处理解码过程中由于图像噪声、孔洞、阴影等导致的相位误差.最后,搭建了实验原型系统,选取了实物模型进行测量试验.实验结果表明,该3-D传感系统工作稳定、精度高,在150mm×200mm的测量范围,精度误差约±0.04 mm.     

一种新型的体三维显示系统

利用人眼视觉暂留效应,提出了一种新型的体三维显示方式,搭建了将一系列二维切片图像融合成一幅三维立体图像的原型系统。介绍了该系统的设计思路并阐述了其主要组成元件的功能。实验证明,该系统可直接裸眼观察三维图像,而不用借助于立体眼睛等辅助工具。     

三维楔体诱导高超声速层流分离油流显示实验研究

在高超声速风洞中采用油流显示技术开展了三维楔体诱导层流分离现象的实验研究。研究模型为矩形平板/三维楔体、三角形平板/三维楔体。研究结果表明:高超声速（马赫数6.0）局部层流分离结构不仅受楔体压缩角影响,受前体外形的影响也很明显;对于三角形前体,由于楔体上游来流存在横向流动,使得楔体诱导的分离流动结构完全不同于矩形平板模型,且在不同迎角下,分离线形状也存在较大差异;受三角形前体与三维楔体综合作用,诱导层流分离呈现非常显著的三维效应。     

聚焦纹影显示技术在激波风洞的初步应用

为了在激波风洞试验中满足流场的密度场定量测量、三维流场显示和大视场观测,发展了聚焦纹影显示技术.该技术具有对流场区域进行聚焦显示的特点,获得的流场信息主要反映某个测试区域的特性.笔者对该技术的原理、系统组成、调试情况以及风洞试验结果进行了介绍.调试和试验结果表明:(1)该系统灵敏度高,获得的照片清晰,使用激光光源时不受衍射和干涉噪声的干扰;(2)该系统可以获得急剧聚焦深度小于5mm、测试视场(100mm的聚焦纹影图像,通过改变成像平面位置可以获得不同区域的聚焦纹影图像;(3)静态和动态聚焦纹影图像灰度变化数据将为某聚焦区域密度定量值计算奠定基础.     

用X型热线探头旋转法测量三维流场的误差校验

近年来用Ｘ型热线探头旋转法测量低湍流度的三维流场的报导较多，但是对它的使用范围以及测量精度论及的很少。热线探头和其它的气动探针一样，有自己最佳的工作区限，超越了这个区限，测量数据就失去了可信的价值。本文在介绍测量方法的同时，校验了在不同来流方位下的测量误差。     

三维机织复合材料的细观力学分析

建立了一种三维机织复合材料的细观力学模型。模型包括两相：一相为纤维束，另一相为基体材料或横向的纤维束。该模型考虑了纤维束弯曲所引起的附加剪切。讨论了根据织造参数确定机织复合材料细观结构的方法。将上述理论用于一种实际的碳／环氧三维机织复合材料的分析，研究了细观应力分布的特点，并用平均化方法得到了材料宏观的模量，分析结果与试验数据吻合良好。     

图形文法在三维角点检测中的应用(英文)

许多局部特征描述都假设场景是平面的,而在真实场景中捕捉到的图片都是来自三维世界。在图像匹配和目标检测中,三维角点作为一种包含三维信息的形状特征,是一种新的重要不变特征,但从普通角点中自动鉴选出三维角点比较困难。基于图像的图形文法提出一种新的三维角点检测方法。该方法在一定程度上能够检测出角点的三维特性。实验结果表明三维角点特征在图像匹配中是适用的,证明了所提出的方法的有效性。     

位相物体的三维非对称温度场的重建

采用卷积背抽影公式实现了位相物体的三维非对称温度场的重建，为光线偏／折测量三维非对称温度场提供了高精度分析和处理实验数据的方法。     

光学傅里叶变换轮廓术的新型改进方法

针对传统光学傅里叶变换轮廓术(FTP)在测量表面形状复杂、曲率较大的物体时其条纹频谱存在混叠,无法获得被测物体表面准确的轮廓信息这一缺陷,在总结分析了窗口FTP、伸缩窗口FTP的基础上,提出了自适应窗口FTP.并对这3种改进型FTP的测量精度作了对比分析,证明自适应窗口FTP的测量精度最高,比传统FTP提高了近100倍.改进后的FTP可广泛应用于工业、生物医学、航空航天等领域.     

浮力驱动飞艇在三维空间中一种基于奇摄动理论的移动质量块控制方法

对浮力驱动飞艇在三维空间中的姿态和航向控制提出了一种解决方法.介绍了建立该飞艇八自由度数学模型的方法.基于最大反馈线性化方法推导了纵向平面和侧向平面的非线性反馈控制,证明了内部的动态稳定性.通过奇摄动理论叠加在两个平面的控制,推导出一种三维运动控制方法.基于该控制方法,对飞艇跟踪指定姿态,航向和速度进行了仿真.     

一种三维度的秘密信息可信释放策略

秘密信息可信释放策略的研究目前主要集中在内容、时间、地点以及调用主体4个维度上,不同维度的策略侧重于解决可信释放的不同方面,具有一定的局限性。为了确保秘密信息的可信释放,需要综合考虑不同的维度。为此,提出了一种结合内容、地点和调用主体3个维度的可信释放策略。该策略的内容维度限制攻击者不能通过释放机制获取额外的秘密信息,地点维度控制秘密信息仅能在程序中特定语句点释放,而主体维度则限定攻击者不能影响秘密信息释放语句是否被调用执行。通过这3个维度的控制,该策略具有更细的控制粒度,能更好地抵抗信息清洗攻击。此外,建立了策略实施的类型系统,给出了类型系统的可靠性定理及其证明。     

基于光纤光栅的编织复合材料多点热应变监测

为研究三维编织复合材料的热特性，本文利用编入编织复合材料结构的光纤Bragg光栅传感器来测量其内部多点热应变。为消除光栅自身温度受温度的影响，本文提出了用另一个自由状态光纤Bragg光栅对其进行温度补偿的方法。通过实验获得了编织复合材料的热应变与温度关系曲线。实验结果表明，碳纤维／环氧树脂三维编织复合材料结构的编织角较小时，在编织方向上的热膨胀率为负。