3D点云数据处理在物体分割、医学图像分割和虚拟现实等领域起到了重要作用。然而现有3D点云学习网络全局特征提取范围小，难以描述局部高级语义信息，进而导致点云特征表述不完整。针对这些问题，提出一种基于语义信息补偿全局特征的物体点云分类分割网络。首先，将输入的点云数据对齐到规范空间，进行数据的输入转换预处理。然后，利用扩张边缘卷积模块提取转换后数据的每一层特征，并叠加生成全局特征。而在局部特征提取时，利用提取到的低级语义信息来描述高级语义信息和有效几何特征，用于补偿全局特征中遗漏的点云特征。最后，融合全局特征和局部高级语义信息得到点云的整体特征。实验结果表明，文中方法在分类和分割性能上优于目前经典和新颖的算法。

3D模型的拾取在三维人机交互、交互式图像系统图形拾取方面均有重要应用, 目前普遍的拾取算法均需利用鼠标操作才能实现, 在拾取计算过程中常存在一系列矩阵求逆的问题, 且对 3D模型构造的拾取包围体过于单一, 影响拾取的有效性、便捷性和精确性。本文提出了一种基于空间方位向量与包围体策略结合的 3D模型拾取算法。首先, 用实体交互笔代替鼠标, 在下位机解算交互笔空间姿态信息, 将交互笔空间方位向量实时映射到虚拟场景世界坐标空间并生成一条拾取射线; 其次, 采用形状判定阈值策略, 对 3D模型不同模块的外形特征实时建立针对具体模块的盒状包围体和球状包围体; 最后, 通过拾取射线与具体包围体的相交检测, 判定是否拾取了具体模块。实验中以拾取具体 3D模型为例, 相比于经典射线与单一包围体的拾取方法, 本文所提出的算法对模块的拾取速度提高了 16.98%, 对 3D模型相邻模块边缘的拾取误判率从单一包围体的 71.26%降低到 12.80%, 操作便捷有效。

基于三能级速率方程理论, 结合惠更斯-菲涅尔衍射积分公式, 利用分步光束传播方法建立了半导体泵浦碱金属蒸气激光器(DPAL)端面泵浦3D理论计算模型, 用于模拟研究铷蒸气激光器的泵浦阈值特性。该模型将光束传播、光与物质相互作用独立考虑, 利用迭代算法求解。考虑激光器腔内模式与泵浦光模式匹配对阈值特性的影响, 模拟了单端泵浦铷蒸气激光器内部的三维动力学过程。在具体算例中研究了模式匹配最佳时, 在阈值工作状态下铷蒸气室中的三维粒子数分布, 以及沿不同轴线的增益分布。仿真了在最佳模式匹配位置附近, 泵浦光模式变化对阈值特性的影响。根据蒸气池中粒子数分布和光场分布具体分析了模式匹配影响阈值特性的机理。同时还模拟了不同长度蒸气池对阈值特性的影响。结果表明, 腔参数与泵浦光模式之间存在一定的关系, 对于特定的泵浦光模式, 存在恰当的腔参数, 使得阈值达到最小。

目前 3D模型动画在影视、游戏等领域得到了广泛的应用, 其基本原理是模型中各顶点的位置随着时间的变化而改变, 主要分为 Morph动画, 关节动画和骨骼蒙皮动画 (Skinned Mesh)。骨骼蒙皮动画很好地解决了接缝问题, 并因其逼真、灵活的交互效果而广受欢迎。本文以智慧城市建设中三维网络教学平台为应用背景, 对 3D动画中的骨骼蒙皮动画技术原理进行了详细的阐述和分析。并对几种关键帧插值算法进行了比较, 期望能更好的改善画面质量, 同时提高骨骼蒙皮动画的运行速度, 从而优化网络教学平台的视觉效果。

分析了双向反射分布函数、试验数据经验拟合公式、OpenGL中的Phong公式等几种目标表面材料面元的光学反射特征模型之间的差异.应用面元的双向反射分布函数推导出在阳光、天地背景光照下材料表面的反射光强分布函数的简化公式,讨论了OpenGL简化模型对光学特征仿真的影响.基于OpenGL系统,提出了3D模型建立途径和材料光学参数的选取方法,对复杂形体光学特征仿真中阴影和天地背景光目标照明的实现提出了相应的OpenGL算法,并给出仿真结果.