虛實(shí)融合場景中煙源交互運(yùn)動算法研究.pdf

1、煙霧在現(xiàn)實(shí)生活中無處不在，煙霧模擬在游戲、軍事仿真等方面都占據(jù)著不可小覷的地位。為了將煙霧運(yùn)動軌跡應(yīng)用到更廣泛的領(lǐng)域，并收獲更新奇的效果，本文大膽做了兩個方面的研究，分別是特技飛行表演中飛機(jī)拉煙效果模擬研究和基于kinect的虛實(shí)融合場景中煙源交互運(yùn)動算法研究。
　　首先，針對飛機(jī)拉煙時控制煙霧運(yùn)動軌跡的設(shè)計需求，通過引入速度增長因子內(nèi)部驅(qū)動煙霧的運(yùn)動狀態(tài)；同時，在拉煙擴(kuò)散過程中，受到復(fù)雜氣流的作用會產(chǎn)生漩渦現(xiàn)象，為避免小尺度漩渦

2、細(xì)節(jié)丟失，將漩渦限制作為N-S（Navier-Stokes）方程的外力項(xiàng)，借助可變空間螺旋性強(qiáng)度取代作用在整個網(wǎng)格上的漩渦系數(shù)，表現(xiàn)隨空間位置變化的漩渦細(xì)節(jié)。
　　其次，為了更好增強(qiáng)游戲場景中交互的真實(shí)性，在采用N-S方程的方法繪制三維煙霧基礎(chǔ)上，運(yùn)用Kinect的骨骼跟蹤(Skeleton Tracking)功能，捕獲操作者骨骼點(diǎn)的運(yùn)動，并將相關(guān)骨骼點(diǎn)的運(yùn)動信息通過函數(shù)映射成相關(guān)動作，通過外部手勢驅(qū)動三維煙霧按照特定軌跡運(yùn)動，實(shí)

3、現(xiàn)煙霧隨手勢軌跡移動和煙霧被手勢煽動的仿真，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)融合場景中三維煙霧可交互實(shí)時模擬。
　　再次，引用MacCormack方法求解N-S方程中的對流項(xiàng)，加快了求解速度；同時，為減少在高分辨率時求解N-S方程的計算量，在GPU上采用并行計算，進(jìn)一步改善了實(shí)時性。
　　最后，在Unity3D平臺下搭建特技飛行表演中飛機(jī)拉煙效果核心算法推演系統(tǒng)和虛實(shí)融合場景中煙源交互運(yùn)動算法研究系統(tǒng)，完成多種煙霧運(yùn)動軌跡的模擬。實(shí)驗(yàn)表明：采用本文