《動態參與介質建模技術研究》是依託北京航空航天大學，由齊越擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：動態參與介質建模技術研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：齊越
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
參與介質(如煙、霧等)運動變化以及光在參與介質中傳播過程都十分複雜，建模難度非常大。本項目研究基於數據驅動的參與介質建模理論、方法和關鍵技術，對促進參與介質在虛擬現實、系統仿真、影視娛樂等領域的套用具有重要的科學意義和套用價值。主要研究內容包括：研究參與介質數據採集方法，研製採集設備，研究參與介質密度場構造方法，解決大量未知參數的梯度快速求解和最佳化收斂問題；基於參與介質密度場，研究多尺度的速度場求解方法；研究基於密度場構造細節模型的方法，採集多種參與介質運動數據，構造細節模型庫；基於單視點採集數據，研究構造符合物理規律的參與介質模型方法，解決物理方程參數最佳化求解問題；研究參與介質模型編輯方法，降低計算量，結合細節模型庫，為用戶提供實時、可控、逼真的編輯工具。
結題摘要
本項目圍繞動態參與介質的建模技術開展研究工作，研究成果如下：(1)研究了基於物理方程的流體模擬，提出了一種支持自適應格線投影和預覽控制的快速煙模擬方法，在統一的計算框架中，使得用戶能同時從快速投影和預覽控制兩個方面受益。提出了一種基於半拉格朗日的液體建模方法，生成逼真的液體表面模型。(2)研究了基於圖像的參與介質數據採集和建模。針對煙霧等參與介質，提出了兩種不同的數據採集與建模方法：基於單散射斷層攝影的數據採集和建模方法，基於雷射掃描面體數據重構方法。針對水面，提出了水面數據採集和建模方法，提出了基於FFT的水面運動模型，實現了可互動的水面模型編輯。針對雲，提出了一種基於單幅圖像的雲的體數據重構方法，通過對雲的密度場分布進行一定的假設，並結合單散射成像原理進行數據估計與最佳化求解，得到比較逼真的雲的體數據。(3)研究了流體數據的速度場估計，提出了一種對整個流體序列進行速度估計的時空光流分析方法。將流體的速度場的不可壓縮性以及流體隨時間的變化引入整個光流模型中，利用多種最佳化策略以及近似策略進行模型的求解。(4)研究了流體模型的編輯，提出了一種基於格線變形的流體序列編輯方法。構造了新的格線變形能量公式，提出了快速求解方法，滿足用戶實時編輯和離線導出精細模型的需求。在國內外重要學術期刊和會議上發表論文22篇，其中SCI檢索9篇，EI檢索10篇；CCF推薦A類期刊會議1篇，B類期刊會議4篇，C類期刊會議7篇。中國發明專利授權6項，獲軟體著作權 1項。在本項目資助下，3名博士生畢業，12名碩士生畢業。
