TOP29警用三维快速建模仿真系统研发及应用示范项目投资立项申报材料.doc文档免费在线阅读

在三维快速建模与仿真领域，课题组致力于基于草图交互的几何建模方法研究。

提出了种草图勾画快速建模方法，可有机的结合草图勾画和隐函数造型的优点。

该方法允许用户通过旋转到不同视角勾勒草绘轮廓线，然后系统自动地分析出所建模对象的中轴信息，再以此为基础采用卷积曲面构造方法来重建出所需的目标形状。

该论文成果于年发表在国际图形学期刊，据统计在国内外已经获得超过次的引用，成为草图勾画造型研究领域的标准比照方法之。

最近，课题组在基于草图的形变建模方法做了更为深入的探讨。

从适合手绘草图的高效曲面表示方法，三维直观切割与粘帖，到形变控制等方面都做出了相应的理论和实践工作，已有多篇高水平论文发表于相关国际图形学杂志。

课题组在图形学和计算机视觉的交叉研究中，特别是曲面重建纹理合成和重光照等方面已作了大量的预研工作。

在速推测技术，基于草图交互的三维建筑模型分析方法。

研发根据用户输入的二维手绘勾画线预测三维自由网格曲面的方法。

对于场景的动态模型，包括人交通工具作案工具等，重点研发个性化标注与参数化模型库建立和应际环境。

结合公安系统实际需求，重点研究如下三方面对于建筑物室内外结构建模，采用面向警用领域的形状文法描述，重点研发基于单幅参考图像的三维建筑草图建模算法。

研发基于草图交互的单幅二维图像照相机参数快使得后续仿真得以有效实施，换而言之，警员才能正确获悉环境和现场的可靠信息，做出正确的应对决策和预案。

因此，交互式快速建模技术是本项目研发的重点。

本项目中的建模首先必须快速，其次是要能准确地反映事件的实，本项目的研发内容包括警用交互式快速建模三维快速建模是本项目的核心，具有基础和支撑性作用，是后续动态实时仿真的基础，也是警用信息管理的对象之。

快速准确地建立刑事案件火警消防场景的模型，才能够等时现场应急决策和提早预案需求，本项目研发警用的三维快速建模与动态实时仿真系统，突破其中交互式快速建模实时动态仿真大规模场景实时绘制等关键技术，建立分布式开放式软件平台，并建立应用示范。

具体而言研发过程中采用建模仿真的多层次处理，注重软件操作界面的简单直观建模的高效和软件平台的易扩展性。

三研究开发内容技术关键及主要创新点研究开发内容为满足公安系统在处理突发刑事案件火灾交通事故精力重点放在室内外环境的整体架构上，表达用户真正想表达的信息。

在动态仿真过程中，对动态场景基于警用标准规范采用示意性和物理仿真引擎相结合，研发快速模拟方法，实时仿真警用对象的关键性的运动行为。

在具体的与已有软件的交互式建模方法有定不同。

平台牺牲将定的建模对象的普适性，使其设计专门面向于警用建筑结构室内外环境的生成，用户不必拘泥于场景各个部件的精细造型，从而用户可以从些无关的细节中得以解脱，将其项目成果直接应用与公安系统，也不能满足警用的简便快速建模与仿真需求。

综合国内外研究与应用现状，本项目重点突破面向警用的快速建模与动态仿真技术，实现警用实时的交互式快速建模与动态仿真。

项目中建模方法目，对面向大型公共设施安全问题研究的虚拟现实系统进行研发，为大型公共设施安全危机处臵预案模拟可视化编辑与辅助论证分析提供平台。

该项目主要服务于事故处臵预案，所以对建模与仿真的实时性要求不高，因此如将模与动态仿真技术应用于公共安全领域的探索，国内尚处起步阶段，率先进行系统的应用探索的是中国科学院计算技术研究所，年，王兆其研究员主持的十五项目支持大型公共设施安全问题研究的虚拟现实系统研发项如等，这些应用软件的优势是计算精度高，不足在于计算速度低。

在虚拟现实领域，动态对象模拟多用于数字娱乐的游戏影视制作的特技等，这些应用般仅要求视觉真实，不考虑精度问题。

快速建件生成建筑模型的时候要做很多细化的工作，严重影响了建模效率。

同时，在推行软件正版化社会越来越尊重知识产权的今天，软件的高昂费用也成为了各用户的大负担。

动态仿真技术主要应用领域之是分析软件，件。

但对于公安系统的警员来说，由于这些软件需要许多专业知识，操作复杂，不便于现场应用，培训也需要大量的物力和人力。

这些导致了另个问题，即建模的效率较低。

另外，普通软件的普适性使得用户在使用其软警用动态对象的实时仿真。

国内外快速建模与动态仿真的应用发展快速建模技术在诸多领域有广泛的应用，已经成为各种计算机辅助分析软件中的核心模块之。

主流通用建模软件很多，如等通用的建模软用而言，目前的技术手段对大规模对象或场景的动态模拟，计算速度较慢，不能满足需求。

根据警用领域的实际应用特点，本项目研发目标是既符合物体运动规律，又能做到实时仿真。

因此必须探索新的仿真策略和方法，以实现方法同时结合虚拟现实自身发展的算法，通过求解控制方程模拟对象的运动效果。

该方法因其遵循或近似地遵循物理规律，从而容易对对象施加材料属性等信息，使得模拟结果相对于非物理的方法更加真实，但对于警用实时应用方法同时结合虚拟现实自身发展的算法，通过求解控制方程模拟对象的运动效果。

该方法因其遵循或近似地遵循物理规律，从而容易对对象施加材料属性等信息，使得模拟结果相对于非物理的方法更加真实，但对于警用实时应用而言，目前的技术手段对大规模对象或场景的动态模拟，计算速度较慢，不能满足需求。

根据警用领域的实际应用特点，本项目研发目标是既符合物体运动规律，又能做到实时仿真。

因此必须探索新的仿真策略和方法，以实现警用动态对象的实时仿真。

国内外快速建模与动态仿真的应用发展快速建模技术在诸多领域有广泛的应用，已经成为各种计算机辅助分析软件中的核心模块之。

主流通用建模软件很多，如等通用的建模软件。

但对于公安系统的警员来说，由于这些软件需要许多专业知识，操作复杂，不便于现场应用，培训也需要大量的物力和人力。

这些导致了另个问题，即建模的效率较低。

另外，普通软件的普适性使得用户在使用其软件生成建筑模型的时候要做很多细化的工作，严重影响了建模效率。

同时，在推行软件正版化社会越来越尊重知识产权的今天，软件的高昂费用也成为了各用户的大负担。

动态仿真技术主要应用领域之是分析软件，如等，这些应用软件的优势是计算精度高，不足在于计算速度低。

在虚拟现实领域，动态对象模拟多用于数字娱乐的游戏影视制作的特技等，这些应用般仅要求视觉真实，不考虑精度问题。

快速建模与动态仿真技术应用于公共安全领域的探索，国内尚处起步阶段，率先进行系统的应用探索的是中国科学院计算技术研究所，年，王兆其研究员主持的十五项目支持大型公共设施安全问题研究的虚拟现实系统研发项目，对面向大型公共设施安全问题研究的虚拟现实系统进行研发，为大型公共设施安全危机处臵预案模拟可视化编辑与辅助论证分析提供平台。

该项目主要服务于事故处臵预案，所以对建模与仿真的实时性要求不高，因此如将其项目成果直接应用与公安系统，也不能满足警用的简便快速建模与仿真需求。

综合国内外研究与应用现状，本项目重点突破面向警用的快速建模与动态仿真技术，实现警用实时的交互式快速建模与动态仿真。

项目中建模方法与已有软件的交互式建模方法有定不同。

平台牺牲将定的建模对象的普适性，使其设计专门面向于警用建筑结构室内外环境的生成，用户不必拘泥于场景各个部件的精细造型，从而用户可以从些无关的细节中得以解脱，将精力重点放在室内外环境的整体架构上，表达用户真正想表达的信息。

在动态仿真过程中，对动态场景基于警用标准规范采用示意性和物理仿真引擎相结合，研发快速模拟方法，实时仿真警用对象的关键性的运动行为。

在具体的研发过程中采用建模仿真的多层次处理，注重软件操作界面的简单直观建模的高效和软件平台的易扩展性。

三研究开发内容技术关键及主要创新点研究开发内容为满足公安系统在处理突发刑事案件火灾交通事故等时现场应急决策和提早预案需求，本项目研发警用的三维快速建模与动态实时仿真系统，突破其中交互式快速建模实时动态仿真大规模场景实时绘制等关键技术，建立分布式开放式软件平台，并建立应用示范。

具体而言，本项目的研发内容包括警用交互式快速建模三维快速建模是本项目的核心，具有基础和支撑性作用，是后续动态实时仿真的基础，也是警用信息管理的对象之。

快速准确地建立刑事案件火警消防场景的模型，才能够使得后续仿真得以有效实施，换而言之，警员才能正确获悉环境和现场的可靠信息，做出正确的应对决策和预案。

因此，交互式快速建模技术是本项目研发的重点。

本项目中的建模首先必须快速，其次是要能准确地反映事件的实际环境。

结合公安系统实际需求，重点研究如下三方面对于建筑物室内外结构建模，采用面向警用领域的形状文法描述，重点研发基于单幅参考图像的三维建筑草图建模算法。

研发基于草图交互的单幅二维图像照相机参数快速推测技术，基于草图交互的三维建筑模型分析方法。

研发根据用户输入的二维手绘勾画线预测三维自由网格曲面的方法。

对于场景的动态模型，包括人交通工具作案工具等，重点研发个性化标注与参数化模型库建立和应用技术。

根据警用的特点，结合相关规范，对重要模型采用特征化网格表面模型网格实体以及采样点模型建立。

对于场景中的次要对象和非仿真计算应用对象，采用个性化标注方式进行建立，以提高建模的效率。

研究三维场景模型的底层特征提取，包括建筑模型的内在几何特征以及几何重要度计算研发场景中模型的整体特征分析，探索基于草图交互的提取模型对称性以及其他结构信息的快速算法。

突发事件场景的动态仿真定性与定量地对突发事件中对象进行仿真，对突发事件的下步发展趋势进行有效地预测，实现重大案情事件的重现还原以及预演，能帮助警员做出正确的决策与预案。

本项目拟采用以下策略做动态仿真为实现系统的快速反应，结合行业相关规范和应用需求特点，对场景中的动态对象，通过人交通工具运动路线的设定和个性化标注方式实现对虚拟对象的控制和仿真，以帮助警员做现场分析对于子弹火焰和交