随着计算机硬件和计算机图形学的不断发展,视景仿真和计算可视化技术在医学、生物分子学、航天工业、人类学和考古学等领域的应用越来越广泛。在军事领域里,特别是在陆地兵器仿真系统方面的研究和应用颇多,但国内对于水下武器的视景仿真研究并不多见。对于鱼雷仿真系统的研究,可以为指挥员评测和研究鱼雷的性能或者进行航迹规划等提供比较直观、便捷的分析手段。本文旨在研究鱼雷运动的可视化,建立描述鱼雷一般运动的数学模型,并对运动方程的数值解进行了优化处理,最后用可视化技术展示鱼雷的运动。本文着重研究了四元数法在3D图形旋转变换中的应用。提出一种将鼠标拖拽与物体模型的方位欧拉角相关联的方法,利用四元数替代该欧拉角来表示旋转数据,并结合四元数的乘法运算连接多次旋转,最终实现鼠标交互式任意旋转3D图形的功能。本文利用四元数对鱼雷模型的方位序列进行球面插值,实现了鱼雷模型的方位变化仿真,使鱼雷模型的运动达到了平滑、逼真的效果。为了模拟出本文利用四元数插值所解决的鱼雷运动可视化问题,本课题采用Visual C++ 6.0作为开发平台,应用OpenGL图形软件包和建模软件3D Studio MAX来实现鱼雷航行过程可视化。研究了三维模型的建模方法、仿真特殊效果的产生技术、模型的数据驱动、碰撞检测技术及视点转换技术等。在视景仿真实现过程中,本课题采用了融合、反走样、雾化等技术增强了仿真的真实性,应用了显示列表、双缓存等技术加快了系统的处理速度。建立了潜艇及鱼雷的三维模型,制作了海底地形、海水等三维仿真场景,实时显示鱼雷的姿态以及与潜艇、其它船舰之间的位置关系,直观、准确地实现了鱼雷运动的可视化。实验结果表明,该可视化系统符合系统三维化的发展趋势以及虚拟现实的要求,有一定是实用价值。