虛實融合場景中煙源交互運動算法研究.pdf

1、煙霧在現(xiàn)實生活中無處不在，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。為了將煙霧運動軌跡應用到更廣泛的領域，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拉煙效果模擬研究和基于kinect的虛實融合場景中煙源交互運動算法研究。
　　首先，針對飛機拉煙時控制煙霧運動軌跡的設計需求，通過引入速度增長因子內(nèi)部驅(qū)動煙霧的運動狀態(tài)；同時，在拉煙擴散過程中，受到復雜氣流的作用會產(chǎn)生漩渦現(xiàn)象，為避免小尺度漩渦

2、細節(jié)丟失，將漩渦限制作為N-S（Navier-Stokes）方程的外力項，借助可變空間螺旋性強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節(jié)。
　　其次，為了更好增強游戲場景中交互的真實性，在采用N-S方程的方法繪制三維煙霧基礎上，運用Kinect的骨骼跟蹤(Skeleton Tracking)功能，捕獲操作者骨骼點的運動，并將相關骨骼點的運動信息通過函數(shù)映射成相關動作，通過外部手勢驅(qū)動三維煙霧按照特定軌跡運動，實

3、現(xiàn)煙霧隨手勢軌跡移動和煙霧被手勢煽動的仿真，實現(xiàn)虛實融合場景中三維煙霧可交互實時模擬。
　　再次，引用MacCormack方法求解N-S方程中的對流項，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，進一步改善了實時性。
　　最后，在Unity3D平臺下搭建特技飛行表演中飛機拉煙效果核心算法推演系統(tǒng)和虛實融合場景中煙源交互運動算法研究系統(tǒng)，完成多種煙霧運動軌跡的模擬。實驗表明：采用本文