针对大中型光立方体系统硬件设计的繁杂性和显示控制效果因缺少模型难以验证的问题, 基于平行投影原理和Proteus软件的建模技术, 提出并设计了光立方体虚拟仿真模型及其通用驱动组件模型。以3D8光立方体为例进行建模, 并对驱动时序和字符图案显示进行了系统仿真验证。同时, 根据该建模方法设计了3D16、3D32和3D64光立方体及驱动组件, 仿真验证了汉字、点云模型的显示效果。结果证明: 该建模方法能较好地反映光立方体系统的软硬件工作原理, 为光立方系统设计验证提供了准三维虚拟可视化方法, 为大中型光立方体的多样化显示、扩展以及三维立体显示器的研究和工程应用设计等提供了模型参考。

为直观、全面、系统地分析设备参数、水体光学传输特性和目标反射特性对水下激光主动成像的影响,为水下光电成像系统的设计优化提供可视化参考依据,建立了水下激光主动成像的可视化模型。该模型基于蒙特卡罗方法追踪整个水下成像过程中光子的状态变化,分别采用几何光学近似和随机碰撞原理模拟随机粗糙表面和水体悬浮粒子对光的散射,并通过高斯物像公式获得最终的仿真图像,实现水下目标激光成像的可视化。为验证仿真结果,对在实验室受控水箱环境中获得的实际图像与相同参数条件下的模拟图像进行比较。结果表明,仿真图像与实验图像具有相同的特征及变化规律,表明该模型较好地模拟了水下激光主动成像的过程,准确度较高、可用性较好。

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%。