分布式虚拟战场演练管理态势子系统的实现

分布式虚拟战场环境中的演练管理系统模块众多,其中态势子系统作为一个重要组成部分,担负着实时、客观地显示参加演练的红、蓝双方实体态势的任务.为使白方客观掌握演练过程中的实体信息,分析了虚拟战场环境中白方态势显示的功能需求,建立了态势显示的结构模型,在高层体系结构(HLA)的基础之上,提出了一套可行的设计方案,并给出了具体实现.结果表明,态势子系统的输出完全满足态势分析的需求.      

基于表面再现 Marching cubes算法改进与实现

从医学体数据中得到对象的三维可视图像有广泛的应用领域,例如医学诊断、法医学、古人类学等.本文讨论并分析了一种基于表面再现的 Marching cubes算法的优点及存在的不足,给出了算法在时空开销、不确定性等方面的改进和解决方案,改进后的算法在实际系统中取得了良好的效果.     

基于连续数据流的动态手势识别算法

为识别用户做出的动态手势序列,基于数据手套采集的连续数据流,运用奇异值分解消除数据噪点,提取手势的特征信息,并利用关节弯曲的生理学特性与用户解耦合,将各种动作片段抽象成用户无关的手势模板,从而唯一定义手势特征并屏蔽不同用户的手势差异,再基于Hill Climbing思想把连续数据流分割成有序的动作序列,并按时序对所有片段在预先构造的层次树上实时搜索,根据欧式距离度量序列与手势模板的相似性.该算法对手势序列的分割准确,对多用户具有良好的适应性,其有效性在使用5DT数据手套搭建的两组动态手势识别的实验中得以验证.     

基于GPU加速的binLBT压缩解压算法

地形数据的压缩/解压是大规模地形实时绘制方法的关键步骤,与绘制效率密切相关.通过对压缩/解压方法核心重叠双正交变换的分析,采用重叠双正交变换的整数提升方法将变换中的浮点数操作转换为整数操作及移位操作.使用支持图形处理单元(GPU,Graphic Processing Unit)通用计算的CUDA(Compute Unified Device Architecture)对变换过程及编码过程进行加速.针对数据超出显存容量的情况,采取数据分块的方法将数据分别载入显存进行变换与编码以完成对整体数据的处理.实验结果表明,基于GPU加速的重叠双正交变换整数提升方法的压缩算法有效提高了地形数据处理的效率,并加快了大规模地形绘制速度.     

一种保留几何及属性边界的网格简化方法

在实际应用领域,三维模型除包含由三角形网格构成的几何、拓扑信息外,还包含颜色、纹理、法矢量等属性信息,因此数据量较大,且不可避免地存在边界和孔洞.基于三角形折叠的方法,对误差矩阵的计算和误差控制方法进行了改进,并提出了几何及属性边界三角形的概念,给出了一种保留原始模型边界及属性信息的简化算法.该算法针对不同的边界情况将原始三角形网格划分为边界三角形、角点三角形、内部三角形及特征三角形,并采取相应的约束策略,在减小模型数据量的同时,较好地保留了边界和属性信息,并且生成递进网格文件,为包含属性的非封闭网格模型提供了连续多分辨率的模型重现.实验结果证明该方法快速有效,已成功应用于基于Web的三维递进传输和发布.      

基于远程渲染的三维模型发布系统

当前三维模型在Internet上的应用越来越广,但先下载再显示的传统发布方式也一直受到安全性、网络带宽和客户端机器的图形性能3方面的制约.结合三维模型化简和远程渲染技术提出了一种新的三维模型发布系统.系统把高精度模型保存在渲染服务器上,客户端的三维浏览器只提供大幅精简的粗糙模型.用户可以在客户端对粗糙模型进行缩放、平移和旋转等操作,选择最佳的观察视点.当用户停止操作时,客户端向服务器发送一个渲染请求,该请求中包含用户当前的视点、方向和光照条件等信息.服务器根据客户端请求进行渲染并返回高精度模型的图像.因为敏感的高精度模型保存在服务器端,因此该系统具有先天的安全性优势;因为客户端和服务器之间只在用户停止操作时传输平均大小为30 kByte的图像,因此系统对网络带宽要求很低;此外客户端只需要渲染极为简单的精简版模型,所以不需要很高的图形性能.      

一种基于八叉树的三维网格盲水印算法

鲁棒性数字水印特别是盲水印是保护数字作品版权的重要手段.提出一种针对三维网格模型的盲水印算法.首先通过PCA(Principle Component Analysis)对模型进行预处理,将模型调整到唯一的姿态朝向,然后对三维模型进行剖分得到八叉树.对有意义的RGB(Red, Green, Blue)水印信息图进行随即置乱生成密钥,并将水印信息量化并作为细微扰动信息嵌入到八叉树底层节点包含的顶点坐标中.提取水印时不需要原始模型数据,且与模型拓扑无关,可直接对点云数据进行水印嵌入.特点是嵌入容量大,可抵抗旋转、平移、均匀缩放和顶点重排序攻击.根据八叉树高层节点编码抽取模型的特征来构造零水印,并注册到第三方公证处,还可以在一定程度上抵抗均匀化简、噪声和重新网格化等攻击,具有较强的鲁棒性和普适性.      

类比推理协处理器设计中的加速策略

分析了实现高效的嵌入式类比推理协处理器系统ARC(Analogical Reasoning Coprocessor)所面临的困难,在软件模拟、测试、验证的基础上给出了提高ARC效率的解决方案.由于ARC采用了符合类比推理机制的处理器体系结构和加速策略,推理速度有了大幅度的提高.     

自由虚拟实景空间的构造

使用基于图像的绘制技术构造虚拟实景空间是目前虚拟现实领域研究的热点. 如何扩大自由度是虚拟实景空间需要解决的关键问题.自由虚拟实景空间是能够自由操纵的 虚拟实景空间. 提出同心球拼图的方法构造自由虚拟实景空间,能满足用户在自由漫游时俯 视和仰视的需要.另外在自由虚拟实景空间中引入超链的思想,通过对虚拟空间中虚拟对象 进行有效的组织,为用户提供丰富的空间操纵能力.试验结果表明,用户在自由虚拟实景空 间中能够自由地操纵虚拟空间.      

一种鲁棒性盲水印算法

鲁棒性数字水印特别是盲水印是保护数字作品版权的重要手段.提出一种针对彩色图像的鲁棒性盲数字水印方法.该方法根据灰度图水印信号序列,结合宿主图像DCT(Discrete Cosine Transformation)系数相关性自适应地嵌入水印信号,提取水印时不需要原始宿主图像,可以批量处理,适用在Internet上检测侵权数字作品.实验结果证明该方法对JPEG有损压缩、裁减等处理操作具有较好的鲁棒性.