基于八叉树的复杂产品模型实时绘制技术

给出基于OpenSceneGraph场景模型的信息提取方法,利用八叉树对场景模型进行分割和视锥体剔除,有效提高了实时绘制的效率,尤其是对浏览场景细节时的绘制效率提高最为明显.采用基于分页技术的Pagelod方法,实现模型的动态调度,以减少I/O的负载,满足在有限硬件条件下虚拟场景中复杂产品模型的实时绘制要求.     

实时绘制中的阴影贴图反走样算法研究

阴影是实时绘制中增强场景真实感的有效方法,阴影贴图是目前应用最广泛的动态阴影实时绘制方法,但不可避免地具有基于图像方法的固有走样缺点。分析已有阴影贴图算法中走样的种类与成因,根据走样的影响因素,要想减弱阴影边界走样,就必须提高屏幕对深度纹理的采样率。基于此思路,设计并实现一种基于空间平行分割的新的阴影贴图反走样方法,综合对数分割与平均分割的优点提出新的场景划分方法,并设计外接球的坐标变换方法,最后开发了原型系统对所开发的阴影贴图反走样算法进行实验分析。实验结果表明,在满足实时绘制效率需求的前提下,采用的方法可以有效解决阴影走样问题,改进场景的绘制效果。     

基于GPU的大规模场景实时阴影绘制

阴影绘制中,阴影图算法因不依赖于场景,绘制效率高已成为了大规模实时阴影绘制的主流算法。针对平行分割阴影图算法存在首个分割区域过小,而方差阴影图存在"光渗"问题,细致分析了在大规模场景中,实时阴影绘制的各种改进算法,提出了一种基于平行分割阴影图算法和方差阴影图算法结合的混合算法。实验结果表明,新的混合算法既提高了阴影绘制效率,又明显改善了阴影的质量。     

基于图象的实时绘制技术

随着计算机技术的发展，对虚拟场景的真实感程度提出了越来越高的要求．基于 图象实时绘制技术是实现对虚拟场景建模和实时绘制的新的有效方法,可以克服传统的基于 几何绘制方式中建立真实模型的困难和实时绘制计算量大的缺陷．本文对目前出现的各种基 于图象的实时绘制方法进行分类介绍和综述．     

基于光线投射算法的混合场景可视化

体绘制技术常用于3维体数据场的可视化,其虽然可以生成高质量的投影图像,但通常不能绘制由体数据与点、线、面图形组成的混合场景。在现有的混合场景可视化方法中,有些只能绘制由体数据与面图形组成的复杂混合场景,而不能处理存在点和线的混合场景;有的则成像速度慢、成像质量差。为了能够正确地绘制复杂混合场景,采用SIMD和软件加速等技术,提出了一种速度快、成像质量高的基于光线投射算法的混合场景可视化方法,并分析了该算法所具有的3种绘制次序,以便满足不同应用的要求。该算法既可用于不同场景的绘制,又可用于平行和透视投影中。实验结果表明,该算法能够正确地绘制体数据与点、线、面图形组成的混合场景,且成像速度快,图像质量高。     

视觉优化的移动三维图形自适应重构技术研究

为保证移动终端上生成满意的可视化结果,适应不同软硬件环境的要求,提出了一种基于视觉重要性的模型分层选择自适应绘制方法.该方法根据场景中对象的视觉重要性,自动调节不同级别细节层次模型的分布比例,满足限时计算机制的要求,使场景的生成时间保持较好的稳定性.在动态场景中对该方法进行的实验结果表明,该方法能在保证场景可视化真实感的基础上,有效提升场景的绘制速度,为移动终端图形绘制成本和视觉效果提供了一种折中解决方案.     

改进LOD的大规模三维漫游场景简化策略及分割算法

提出一种改进LOD的大规模三维漫游场景简化策略及分割算法,首先应用基于最小二乘粗糙度的节点简化策略对复杂场景网格进行简化,通过改进Lindstrom算法,增加简化准则来解决误差模型精确度下降和粗糙度值变化的问题;然后对简化后的模型采用多通道切割算法进化分割;分割后的场景数据,应用基于误差因子的评价系统来判断;最后实验,通过与传统算法分析比较,证明本文提出的简化策略和分割算法对降低大规模三维场景绘制复杂度,加快场景实时性显示等方面具有较明显的优势．     

虚拟雪景物理建模与仿真

基于动力学原理建立了雪花飘落的简化运动模型,并在D3D技术基础上,基于粒子系统的原理,绘制渲染了雪花纷飞的动态虚拟场景。提出了简化粒子发射器模型和碰撞检测方法,并对风力模型作了近似,在保证仿真效果的基础上提高了运算速度。实验结果表明,该方法仿真效果较好,速度快,同时能容易地推广应用到其他诸如雨、烟、雾等虚拟场景的绘制中。     

基于点的图形绘制技术

基于点的图形绘制技术是实现高度复杂场景实时绘制的新的有效方法,也可以对顶点数达数百万数量级的采样法表示的物体模型进行实时交互绘制,它具有基于图象绘制方式的绘制速度和基于几何绘制方式的绘制质量、灵活性和内存需求。论文介绍了基于点绘制技术的原理、工作流程,分析和比较了几种有代表性的点绘制方法,探讨了点绘制的关键技术,并对今后研究和发展的方向进行了展望。     

基于GPU的动态天空场景仿真

针对三维天空场景仿真中出现的场景实时性和真实性不能满足用户的需求等问题,提出了基于GPU (graphic processing unit)的动态天空场景仿真方法.在开源场景图形系统(OpenSceneGraph)开发平台上,使用基于物理的方法计算出一天中不同时刻天空的背景色;采用shader技术,用OpenGL着色语言(GLSL)在GPU上对云、太阳进行模拟;针对太阳的位置,绘制出具有真实感效果的光晕.实验结果表明,该仿真方法可以绘制出具有动态效果的、天空颜色能平滑过渡的天空场景,并且真实感强.     

立体视觉中基于球坐标的发散式像素化分析方法

在机器人立体视觉场景恢复中,采用球坐标发散分割方法及相关操作,实现模型库均匀分割与场景发散分割很好地变换,为模型在置入场景空间中产生与真实场景相近的2.5维轮廓图像,利用该方法可为移动机器人视觉系统建立起直观的模型操作和对象匹配平台,仿真演示了采用该方法的直观视觉效果。     

HDR image compression and evaluation based on local adaptation using a retinal model

Abstract— The retinal adaptation process helps the human visual system to see high‐dynamic‐range (HDR) scenes in the real world. A simple static local adaptation method for HDR image compression based on a retinal model is presented. The proposed simple model aims at recreating the same sensations of the human visual system between the real‐world scene and the range compressed image on the display device when viewed after the human visual system reaches the steady local adaptation state, respectively. In computing scene local adaptation, the use of a non‐linear edge‐preserving bilateral filter not only presents a better tonal rendition in compressing local contrast and preserving details but also avoids banding artifacts across high‐gradient edges. Our new model relates the display adaptation with the scene adaptation based on the retinal model. In order to verify the effectiveness, a subjective evaluation is made by comparing the real scene and the display image using the paired comparison technique.     

多核并行技术在三维场景加载中的应用

研究一种用于三维漫游场景的多核并行加载系统。在多核计算机上采用OGRE进行场景加载,利用OpenMP实现多线程创建与同步,动态设置并行程序的线程数量。通过对一个三维山地漫游场景加载不同数量植物的实例,测试出不同线程下并行加载Mesh的时间,获得较好的加速比。实验结果表明,采用OpenMP并行技术可有效改进三维漫游场景的加载速率,加快地形场景的显示,提高绘制效率。     

Unsupervised scene segmentation using sparse coding context

This paper presents an approach to image understanding on the aspect of unsupervised scene segmentation. With the goal of image understanding in mind, we consider ‘unsupervised scene segmentation’ a task of dividing a given image into semantically meaningful regions without using annotation or other human-labeled information. We seek to investigate how well an algorithm can achieve at partitioning an image with limited human-involved learning procedures. Specifically, we are interested in developing an unsupervised segmentation algorithm that only relies on the contextual prior learned from a set of images. Our algorithm incorporates a small set of images that are similar to the input image in their scene structures. We use the sparse coding technique to analyze the appearance of this set of images; the effectiveness of sparse coding allows us to derive a priori the context of the scene from the set of images. Gaussian mixture models can then be constructed for different parts of the input image based on the sparse-coding contextual prior, and can be combined into an Markov-random-field-based segmentation process. The experimental results show that our unsupervised segmentation algorithm is able to partition an image into semantic regions, such as buildings, roads, trees, and skies, without using human-annotated information. The semantic regions generated by our algorithm can be useful, as pre-processed inputs for subsequent classification-based labeling algorithms, in achieving automatic scene annotation and scene parsing.     

基于Creator/Vega的虚拟场景设计与实现

阐述了基于Creator/Vega的虚拟场景仿真系统的设计过程.结合虚拟场景系统开发实例,从视景建模角度,详细分析了纹理贴图得几何尺寸和模型多边形数量,对系统运行性能的影响,并提出了利用纹理贴图、LOD和网格等建模技术提高系统运行性能的方法.在虚拟场景驱动中,实现了利用键盘、鼠标等一般输入输出设备,进行步行、鸟瞰等多种方式的漫游,增进了人机交互性能.为使系统支持立体显示,运用了Vega提供的立体显示技术.文中涉及的技术对其它虚拟场景仿真系统的开发具有重要参考价值.     

应急仿真中的碰撞检测算法研究

以应急仿真场景为背景,针对其中大量物体碰撞检测过程的需求,提出了层次包围盒与空间划分方法结合的实时碰撞检测算法,可以在完全不降低碰撞检测精度的同时,大大改进了仿真环境碰撞检测的效率,减轻了计算负担,提高了系统的实时性。     

增强现实游戏的场景重建和运动物体跟踪技术

针对增强现实游戏应用,介绍了一种基于自然特征的实时跟踪算法,它可以在一个未知但纹理丰富的环境中,不需要任何预先的学习,对相机和若干出现在相机视野里的刚体进行并行跟踪,获得相机和各个刚体的姿态和运动信息,可以在刚体移出相机视野以及相机剧烈运动导致跟踪丢失的情况下进行自动恢复。基于静态环境中并行相机跟踪和三维重建的算法框架进行扩展和改进,引入了用于交互的运动刚体。结果表明,利用现有的多核处理技术,在含有运动物体的环境中进行相机和运动物体的并行跟踪是可行的,为增强现实环境中同时支持显示和交互提出了廉价易行的解决方案。     

基于三维地球场景的干扰条件雷达探测范围可视化方法

雷达探测范围的三维可视化是现代战场电磁态势显示的关键组成部分。以电子对抗情况中雷达探测范围模型为基础,深入研究雷达局部坐标与地心直角坐标的转换算法,提出一种基于三维地球场景绘制理想条件与干扰条件下雷达探测范围的可视化方法。研究设计基于理想条件与干扰条件下雷达探测范围可视化数据需求的数据库,并基于三维地球场景平台ArcGlobe,结合OpenGL绘图技术,应用该可视化方法开发海战场电磁态势显示系统。实验结果表明该可视化方法能够高效形象地在三维地球场景下展现理想条件与干扰条件下的雷达探测范围,为指挥员洞察战场态势提供支持。     

用于手控交会仿真的多通道立体显示系统

手控交会是实现交会对接的一个重要手段,为了提高手控对接的成功率,展开手控交会的仿真研究是很有必要的。传统的手控仿真都是基于平面十字靶标进行的,场景单一,沉浸感不强。基于立体视觉展开手控仿真研究,实现了基于OpenGL的立体图像生成方法,建立了双通道立体显示系统,并展开了一系列手控仿真实验。实验结果表明基于立体场景的手控交会对接训练有较高的成功率。     

海战场态势实时三维显示系统研究与实现

针对当前舰载指挥控制系统只能基于二维图形、图标显示战场态势的问题,提出和开发了基于UDP的海战场态势实时三维显示系统,将虚拟现实技术应用到作战指挥控制系统中,用三维视景实时显示战场态势变化过程、战场态势发展以及双方兵力对抗过程。系统对战场实体位置进行了从经纬度坐标到直角坐标的转换,并为战场实体建立了简单的行为模型。为满足实时渲染和实时显示的需要,系统对模型、场景范围、显示方式等都做了优化处理,减少计算量,同时减少对硬件的依赖。