基于四叉树的三维地形模拟的LOD算法

细节层次显示和简化技术（LOD技术）是实时真实感图形学技术中应用比较多的一个技术,通过这种技术可以较好地简化场景的复杂度,同时对图形真实度损失很少,并满足一定的实时性.在众多文献所提到的LOD算法中,一种比较常用的算法就是基于四叉树的LOD算法,这种算法的基本思想极为简单,即利用一个距离的阈值来控制四叉树递归运算的深度,当这个阈值比较大时,得到较少的三角面片数量,反之则得到较多的三角面片.文中实验也是采用了这种方法进行LOD的计算.文中还讲述了LOD技术的原理以及算法实现,探讨了LOD算法的实现中的问题和改进的方法,研究了节点评价系统的改进方法,最后展望了LOD技术的进一步发展.     

LOD技术在实时渲染系统的应用

细节层次(LOD)是实时图形生成的一项重要技术.本文将细节层次技术应用于实时渲染系统中.首先,利用三角网格模型的简化操作对图形进行一定的简化;其次利用纹理LOD技术,根据场景中不同物体的重要性或者权值采用不同绘制程序,从而减少了CPU的工作量,提高了实时渲染的效率.     

基于投影网格的水面实时渲染

针对如何使用现代图形硬件方法有效地渲染大规模水面.当要生成大规模非平面的近似水面时,通常使用高度场来高效且动态地生成多边形.在渲染高度场时为了提高效率进行适当的简化,普遍采用细节层次技术LOD(Level-Of-Detail)的多种方法.还介绍了 "投影网格"的技术,与LOD法的在全局空间划分细节级别不同,这种方法在摄影机空间而不是传统的全局空间里经由投影创造网格,使用另一种思路解决了简化显示效果以提高效率的问题.     

三角形二叉树在数控加工仿真中的应用

三角片离散法在动态显示时需要渲染大量的三角片,难以保证数控加工仿真的实时性与真实性.为此,利用三角形二叉树LOD模型实现三角片的分裂与合并,通过误差二叉树、制分裂及强制合并算法控制三角片的数量.实验结果表明,与三角片离散法相比,该方法的仿真效果较好.     

面向移动终端的三角网格逆细分压缩算法

针对移动用户的实时显示需求,提出一种基于逆细分的三角网格压缩算法.通过改进逆Butterfly简化算法,采用逆改版Loop模式,将细密的三角网格简化生成由稀疏的基网格和一系列偏移量组成的渐进网格;然后,通过设计偏移量小波树,将渐进网格进行嵌入式零树编码压缩.实验结果表明:该算法与以往方法相比,在获得较高压缩比的同时,运行速度较快.适用于几何模型的网络渐进传输和在移动终端上的3D图形实时渲染.     

基于近平面合并的三角网格简化算法

提出一种基于近平面合并的三角网格简化算法,针对三维重建MarchingCubes算法中产生的大量三角片进行简化。首先依据近平面判断条件将近似共面的三角形合并成一个大的多边形,然后按相应的准则将其重新进行三角化得到更少的三角形面片,以达到简化的目的。该算法在最大化的保留图像细节的前提下,精简了三角片的数目,提高了重建后图像绘制和传输的速率,节省了存储空间和处理时间。     

一种视相关的网格简化方法*

针对网格模型的实时显示问题提出了一种视相关的网格简化方法。在网格简化中,将影响图形对象重要性的视觉敏感度与图形对象在屏幕上投影面积两者有效结合,实现网格模型的实时大幅度简化, 实验结果表明,简化速度快,但显示并无明显失真。     

基于检测球控制的网格模型简化算法研究

在逆向工程、计算机图形学等应用领域中,经常采用多边形网格模型(多为三角形网格)来描述几何形体,但网格中三角片数目往往非常庞大.为了保证对模型的后续操作能有效地进行,有必要在满足一定精度的条件下对其进行简化.提出了一种基于检测球控制简化精度的网格模型简化算法.该算法运行速度快,简化效果好.     

三维带符号的欧氏距离变换及其应用

距离变换是图像处理中历史悠久的研究课题．该文将二维带符号的欧氏距离变换推广到三维，对其进行了优化，分析了它的计算复杂度，并应用于解决计算机图形学中的两个重要问题：第一，将图形对象的三角网格表示转换为它的距离场表示．即首先将三角网格模型离散为体素表示，利用三维带符号的距离变换，将求空间一点到图形对象的最短距离的全局搜索过程，转化为求这一点到离它最近的特征体素所包含的图形对象部分的局部搜索过程；第二，利用类似的思想，求两张空间曲面之间的最短距离．     

嵌入式数控系统中3D加工仿真模块的实现

基于Cortex-A8和Android软硬件嵌入式数控平台,提出一种集成到中低端数控车床加工系统的仿真模块设计方法。在三角网格离散法建模的基础上,提出利用顶点平移算法计算三角片的顶点坐标值,大大减少复杂的三角函数计算量,并且基于强大的嵌入式三维图形Open GL-ES2.0接口绘制毛坯;基于NC代码特征解释译码,有效提取出刀具驱动数据信息;在刀具切削过程中,对扩展DDA圆弧插补算法进行改进,提高了切削精度。动态仿真测试表明:基于改进的算法进行加工仿真,3D效果逼真,插补点径向误差减小30%左右,加工仿真精度高。     

Optimized GPU evaluation of arbitrary degree NURBS curves and surfaces

This paper presents a new unified and optimized method for evaluating and displaying trimmed NURBS surfaces using the Graphics Processing Unit (GPU). Trimmed NURBS surfaces, the de facto standard in commercial mechanical CAD modeling packages, are currently being tessellated into triangles before being sent to the graphics card for display since there is no native hardware support for NURBS. Other GPU-based NURBS evaluation and display methods either approximated the NURBS patches with lower degree patches or relied on specific hard-coded programs for evaluating NURBS surfaces of different degrees. Our method uses a unified GPU fragment program to evaluate the surface point coordinates of any arbitrary degree NURBS patch directly, from the control points and knot vectors stored as textures in graphics memory. This evaluated surface is trimmed during display using a dynamically generated trim-texture calculated via alpha blending. The display also incorporates dynamic Level of Detail (LOD) for real-time interaction at different resolutions of the NURBS surfaces. Different data representations and access patterns are compared for efficiency and the optimized evaluation method is chosen. Our GPU evaluation and rendering speeds are more than 40 times faster than evaluation using the CPU.     

面向移动计算终端的渐进几何简化方法

在移动计算终端上进行移动三维图形计算是一个重要的课题.针对移动计算终端屏幕小、计算能力低、无线网络带宽受限等特点,研究如何进行移动三维图形的渐进显示具有十分重要的意义.提出了利用Kobbelt四边形细分算法的逆过程迭代地进行简化的方法,通过迭代地把模型分割为奇点和作为简化模型的偶点,实现了对四边形网格几何模型的渐进式简化;提出了渐进显示的模式,通过把每一层的奇点作为可添加的细节信息,可以支持在终端上渐进显示不同细节模型并实现原模型的无损还原.完整的简化方法简单快速,可以高效地实现移动三维图形的渐进简化显示.最后在型号为Mio 336的PDA上的实验结果表明,研究成果在移动计算终端上进行实时交互等方面具有很好的应用前景.     

改进的三角形和矩形NAM的二值图像表示方法

图像表示是计算机图形学、计算机视觉、机器人、图像处理和模式识别等领域里的一个重要问题.提出一种改进的三角形和矩形NAM的二值图像(NAMTR)表示方法,简称INAMTR表示方法.给出了算法的形式化描述,并对其存储结构、总数据量和时空复杂性进行了详细的分析.以图像处理领域里惯用的标准′Lena′、′Baboon′和′Peppers′等二值图像作为典型测试对象,理论分析和实验结果均表明:与目前新提出的NAMTR表示方法和经典的线性四元树表示方法相比,INAMTR表示方法具有更少的子模式数(或节点数),能够更有效地减少数据存储空间,是二值图像模式的一种更优的表示方法.     

Interactive display of large NURBS models

We present algorithms for interactive rendering of large-scale NURBS models. The algorithms convert the NURBS surfaces to Bezier surfaces, tessellate each Bezier surface into triangles, and render them using the triangle-rendering capabilities common to current graphics systems. We present algorithms for computing tight bounds on surface properties in order to generate high quality tessellation of Bezier surfaces. We introduce enhanced visibility determination techniques and present methods to make efficient use of coherence between successive frames. In addition, we also discuss issues in parallelization of these techniques. The algorithm also avoids polygonization anomalies like cracks. Our algorithms work well in practice and, on high-end graphics systems, are able to display models described using thousands of Bezier surfaces at interactive frame rates     

Front-to-back display of BSP trees

A technique for displaying binary space partitioning (BSP) trees that is faster than the usual back-to-front display method is presented. By combining polygon scan-conversion with a dynamic screen data structure, the technique, a front-to-back approach, provides significant speedup in the display time of polygonal scenes that depend on BSP trees, especially in cases where the number of polygons is large. This speedup is confirmed by applying the technique to randomly generated triangles     

一种基于视觉特性的三角网格简化算法

在计算机图形学和几何造型中，实体模型经常采用多边形网格描述，由于绘制时间和存储量与网格的数量成正比，因此复杂的网格模型通常并不实用，从而必须进行模型简化。因为任意多边形可以很方便地被剖分为三角形，由此该文提出一种新的基于视觉特性的三角形网格简化算法。该算法基于人类的视觉特性对三角形网格进行重要性分析，模型细节的选择取决于整个模型对视觉效果的贡献程度，在用户指定的尺度范围内，通过采用收缩三角形以达到迅速简化的目的，以较小的图形生成代价获取丰富的图形视觉效果。实验结果表明，该算法具有实现简单，速度快的特点，能有效地支持细节层次模型的表示。     

大规模地形漫游中动态LOD算法研究

大规模的地形渲染技术一直是图形学里的热点问题之一。它在GIS、飞行模拟器、视频游戏里有重要的作用。大规模地形渲染的两个主要问题是地形数据存储问题和三角形数目问题。针对3D视频游戏,文中采用数据分块、局部数据显示以及与视点相关的裁减策略来控制数据显示量,使用了一种基于四叉树的LOD算法来解决大规模地形渲染中的三角形数目问题。实验结果表明综合使用上诉方法,有效地减少了显示数据计算量,能满足3D游戏场景的交互式漫游的实时性要求。     

基于DSP和FPGA的座舱图形显示系统关键技术研究

本文针对飞机座舱图形显示的特点，在硬件上利用DSP和FPGA实现了基于动态可重构技术的图形显示系统设计方案．通过对实际系统的研究，本文还提出了一种新型的并行流水线帧存体系结构，它能够更有效地高速传输图形数据．这样整个方案能有效地提高图形生成和显示速度，解决了在图形显示系统中的速度瓶颈问题．     

基于逆3 细分的渐进网格生成算法研究

提出一种基于逆3 细分的渐进网格生成算法,用于解决图形的快速传输和显示问 题。算法的基本思路是：将细密网格通过边折叠操作得到简化网格,以细分极限点逼近原始网 格为准则进行网格调整,采用3 细分得到高密度网格,调整后进行逆3 细分,即逐层次删除 部分顶点,生成用于重构渐进网格模型的基网格,并记录每层删除顶点在采用本层表示时相对 于细分计算位置的几何调整量。3 细分过程中三角片数量增长速度较慢,采用逆3 细分利于 生成多层次的渐进网格,经实例验证,逆3 细分生成渐进网格的效果能满足快速、多分辨率显 示要求。     

The multi-L-REP decomposition and its application to a point-in-polygon inclusion test

This paper presents a scheme for decomposing polygons called multi-L-REP. The scheme can be considered as a generalization of the L-REP decomposition, which associates the edges of a polygon with a set of layered triangles. In the multi-L-REP these layered triangles are grouped into regions of a plane division. The paper also shows some alternative algorithms for its construction, and one of its applications: the point-in polygon inclusion test. Finally, a special case of multi-L-REP that has several interesting properties and shows a very fast point-in-polygon inclusion test is presented.