传统的虚拟现实（VR）技术通过人为建模的方式生成室内三维地图模型，存在速度慢、模型与现实物体尺度之间存在偏差的问题。鉴于此，提出基于VR的移动机器人的真实环境三维建模系统。首先通过视觉同时定位与建图（SLAM）技术快速地获取室内的高精度稠密三维点云地图；其次将三维点云通过曲面重建算法重建为室内三维模型并导入到unity 3D中；然后借助VR设备将室内三维模型置于三维立体的虚拟环境中；最后通过视觉SLAM技术实现移动机器人在室内环境的重定位，实时映射机器人在模型中的位姿，完成交互。利用视觉SLAM技术构建三维地图模型不仅快速，解决了场景尺度偏差的问题，且实现地图的重复使用。同时VR技术也使操作人员可以获得强烈的沉浸感，从而更好地理解机器人的工作环境。

激光扫描建模中通常采用一次匹配技术，但是室外三维景观处于三维环境下，一次匹配会导致大量激光点云数据特征丢失，导致室外景观三维建模效果差。提出基于二次匹配技术的室外景观三维激光建模方法。首先，在三维激光扫描技术中引入SFM方法，以此获取完整的点云数据，选取控制点进行初始配准，通过ICP算法精确配准两种点云数据。为提高点云数据的融合性，针对数据颜色等特征进行二次匹配，实现点云数据融合。最后，使所有点云数据在同一坐标中，将融合过的点云数据进行去噪、滤波和点云拼接等预处理，将数据中的两种曲面进行拟合并导入三维软件中，实现室外景观建模。试验结果表明，所提方法的三维景观建模立体水平较高，建模效果清晰，精度较高。

溜井作为矿山开采系统的重要组成部分，其形变程度直接关系着矿山的安全生产。针对传统矿山安全检测方法存在数据采集效率低、精度差且缺少适用的分析方法等问题，提出基于实时定位与建图（simultaneous localization and mapping，SLAM）技术的矿山溜井形变安全检测方法。首先设计了基于SLAM技术的手持式激光扫描仪在溜井内部的数据获取方法，并对其进行数据预处理，得到完整的点云数据；然后利用Delaunay生长法构建溜井实体模型，提取指定位置的断面信息，最终准确分析其内部形变情况。以山东某金矿溜井为例，在不同时间段获取两期点云数据，试验结果表明，基于SLAM技术的移动测量方法能够准确、全面地获取溜井内部的三维数据，且能够满足溜井后期治理工作的精度要求。

根据三维视景仿真场景实时性要求高的特点，对三维模型的建模及优化提出了更高要求。综合利用Multigen Creator和Terra Vista等软件，以“MQ-1捕食者”无人机为例，在虚拟现实技术的基础上，利用构造无人机模型过程中的自由度(DOF)控制技术、模型数据库优化技术和纹理映射技术等关键技术来实现对无人机动态实体模型的构建和任务飞行的模拟。对以无人机为主体的虚拟环境视景仿真建模关键技术进行研究，实现对无人机等视景仿真模型的构建、虚拟环境的建模，生成高效、优化的模型，为后续实时仿真应用以及在三维模型的优化以及地形、影像和地理信息系统(GIS)数据的相互精确匹配上，打下坚实基础。

以3ds Max脚本(MAXScript)建模为主、手动组合变电站建筑物单体为辅,提出一种基于三维激光扫描点云数据的变电站三维模型构建方法。所提方法能够解决变电站三维建模中手工建模效率低和模型可扩展性差等问题。以云南省富源县某110 kV变电站三维建模为例展开实验,实验结果表明,所提方法在一定程度上可满足精度要求,并且能够降低变电站的建模成本,提高变电站的建模效率。

为了实现对空间目标的远距离、高分辨率激光一维距离像探测及特性分析，在建立点目标激光一维距离像光外差探测模型的基础上，进一步通过三维建模的方式获取了三维目标的激光一维距离像.比较了圆锥体目标光外差探测获取的一维距离像与其距离分辨激光雷达散射截面、脉冲激光一维距离像之间的区别和联系，分析了目标尺寸、姿态、调频带宽以及表面材质对目标激光一维距离像的影响.实验结果验证了目标一维距离像能够反映目标外形特征，可为目标特性分析及识别提供参考.

为了解决复杂结构和形状的目标进行消隐数值计算时计算量大,精度较低的难点,提出基于OpenGL的目标消隐及可见部分显示方法,启用深度缓冲区进行深度测试,利用计算机图形加速卡在硬件层级迅速实现目标消隐并得到面元距离信息,提高了计算效率和精度,并通过一次光照获取目标面元与探测视线夹角的余弦值。考虑激光脉冲的时空分布特点,结合仿真得到的目标反射率分布,采用卷积模型计算目标的激光回波波形,仿真分析了发射激光脉宽、目标表面材料对目标激光反射层析成像质量的影响。

针对传统超声波检测方法的不足, 本文提出红外热波无损检测技术检测钢轨轨脚两侧的裂纹, 在 ANSYS有限元分析软件中对钢轨轨脚裂纹红外热波无损检测实验进行了数值模拟分析, 并搭建了钢轨裂纹红外热波检测实验的实验平台, 对仿真结果进行了验证。钢轨轨底裂纹红外热波无损检测实验仿真主要包括 3部分: 建立钢轨实体模型并对其进行网格划分, 热流密度模拟热波载荷施加在钢轨轨脚表面进行求解分析, 对求解结果生成钢轨轨脚表面的温度分布云图和温度随时间变化曲线图。仿真与实验结果表明: 红外热波无损检测方法可以弥补传统超生波检测方法的不足, 可以检测得到钢轨轨底两侧的裂纹。

基于可视化模型提出了一种听力障碍儿童的舌部训练方法。通过对听障儿童舌部发音位置的训练, 辅助其获取正确的发音位置和发音方式。该方法采用三维建模技术和传感器技术相结合的舌部康复训练方法, 建立舌部三维模型; 用腭位传感器获取发音过程中舌部位置信息; 选取23个声母作为样本, 建立健听儿童声母发音舌位置信息样本数据库; 最后, 驱动舌部模型, 引导听障儿童进行舌部发音位置训练。该方法能够显示健听儿童发音时舌部的运动过程, 克服了目前听障儿童语言训练中舌部训练过程中不可视的问题。实验结果表明: 该方法提高了听障儿童发音训练的效果, 缩短了康复训练时间, 尤其对于舌、下腭之间配合较为复杂, 发音位置较为隐蔽的发音, 提高发音训练的准确度超过15%。

设计了末敏弹红外敏感器室内半实物仿真系统, 研究了末敏弹在攻击目标过程中的姿态控制以及对目标的识别率.系统采用半实物仿真技术, 利用Multi-Gen Creator软件生成战场环境中所需要的场景和目标的三维可见光模型，并附上相应红外纹理.通过虚拟视场样机模拟生成红外敏感器扫描视场所产生的场景的红外数字信号.将末敏弹的探测系统——红外敏感器作为实体引入到仿真系统中参与试验,并和其它物理模型、数学模型构成闭合回路,完成了末敏弹的实时仿真功能.仿真结果表明，红外敏感器能够对目标进行完全识别，并具有误检率和漏检率低的优点.