基于混合多细节层次技术的实时绘制算法

细节层次是实时图形生成的一项重要技术.提出一种把视点无关和视点相关两类多细节层次技术结合起来的网格模型实时绘制算法.该算法首先根据应用领域的不同要求或用户给出的误差范围,对模型进行与视点无关的预处理简化,然后把简化后得到的模型用在与视点相关的实时简化算法中.实验表明,这种网格模型简化和绘制算法能在损失很小的屏幕像素误差的前提下大大提高绘制速度.     

基于图像金字塔修复的虚拟视点绘制

针对虚拟视点绘制中由于区域暴露引起的空洞问题,提出一种基于图像金字塔修复的虚拟视点绘制方法.利用视点变换方程生成虚拟视点,对含有空洞的视点采用图像金字塔修复进行处理,设计含有深度项的权值函数,在深度的约束下进行高斯加消零的滤波和下采样,对低分辨率图像的上采样,利用采样的图像信息对空洞进行填充.实验结果证明,该方法得到图像的主观视觉效果和峰值信噪比计算结果优于传统的非对称高斯滤波算法,且图像绘制的虚拟视点不失真,可抑制物体边缘处的伪像生成.     

基于特征包围盒模型的装配诱导信息自适应显示方法

为在屏幕上合适的位置、以合适的视角显示三维装配诱导信息,提高诱导信息的信息量和立体感,提出一种基于零部件CAD特征包围盒模型的装配诱导信息自适应显示方法,包括屏幕显示区域自适应选择算法和最优视点选择算法.在屏幕显示区域自适应选择算法中,首先将屏幕区域划分成栅格,然后计算CAD特征包围盒顶点的屏幕坐标,并判断各屏幕栅格是否被包围盒占用,最终将屏幕上未被包围盒占用的最大连通区域作为屏幕非焦点区域,用于显示诱导信息.在最优视点选择算法中,利用CAD特征包围盒模型提出了一种综合考虑视图投影面积和立体特性的视点信息度量算子.实验结果表明,文中方法能够实现三维装配诱导场景屏幕显示区域及视点的在线选择,具有一定的智能性和通用性.     

一种低复杂度的实时视点跟踪方法

针对目前已有的视点跟踪算法普遍存在的算法复杂度较高,难以实现实时性问题,提出了一种低复杂度的快速视点跟踪方法,先捕获红外光源下的人脸图像,使用高低两次阈值处理后,通过8个方向的游程长来检验红外反射点,从而定位瞳孔,之后利用与瞳孔-反射点距离向量的映射关系来确定用户在屏幕上的注视点坐标.结果表明,该方法在在保证精度的同时,满足了高分辨率下实时性处理的要求.     

基于分层图像融合的虚拟视点绘制算法

针对虚拟视点绘制过程中出现的重叠和空洞问题,提出一种新的虚拟视点绘制算法。通过形态学操作对三维图像变换后出现的空洞进行膨胀来消除伪影瑕疵,根据深度信息对左、右虚拟视点图像进行前景和背景分割,利用线性加权法对分割后的前景图像和背景图像进行分层融合解决像素重叠问题,对分层融合后的背景图像进行空洞填充并与前景图像融合得到虚拟视点图像。实验结果表明,与经典的Criminisi算法相比,该算法PSNR值提高了1.75 dB,具有较高的绘图质量。     

一种用于体育运动仿真分析的"虚实"对比方法

人体运动的计算机仿真与分析在体育运动分析领域有着广阔的应用前景．提出了一种用于体育运动仿真分析的“虚实”对比方法．能将仿真分析系统中虚拟运动员的标准运动与实际运动员的训练视频显示在同一个屏幕上,并自动调整虚拟运动员的运动显示,使观察虚拟运动员的视点和实际视频拍摄的视点保持一致．这样,就可以直观、准确地比较出虚拟运动员执行的标准动作与视频中所记录动作之间的差异,帮助运动员提高训练效果．     

基于球面的海浪建模与绘制技术研究

由于传统的海浪建模与绘制方法多是基于平面进行建模与绘制,较少细致考虑球面曲率对海浪建模和绘制的影响,因此无法在球形表面绘制出海浪在不同条件下形状、色泽等的变化。为了实现无界海洋的虚拟自由漫游,提出了一种考虑球面影响的、任意视点下的海浪建模与绘制方法,其核心是球面海洋模型和屏幕细分的自适应算法,同时基于海洋学知识以及解析几何和数字地球特点,首先解决和消除了模型生成中存在的计算量大和高纬度“压缩现象”等问题,并建立了球面海浪模型;然后,依靠可逐点计算的海浪生成模型,利用屏幕细分自适应算法将计算限制在与视点相关的可视球面海洋区域,并使几何分辨率依视点变化;接着采用“夹球”技术,解决了海面生成中存在的“边缘裂缝”现象;最后,采用GPU技术绘制出不同观察距离和方向下的真实感海浪场景,进而实现了用户在无界海洋上的自由漫游。     

一种利用背景信息的虚拟视点图像后处理方法

基于深度图像的虚拟视点绘制(Depth Image Based Rendering, DIBR)在双视图像融合后存在重叠、伪影和空洞等问题,为提高融合后图像质量,提出一种利用背景信息的虚拟视点图像后处理方法.首先,在图像融合时引入深度信息解决像素重叠问题.其次,根据视点移动方向定位左、右虚拟视图伪影区域,利用互补视点的背景像素擦除伪影.最后,利用不同视点参考图像信息之间的冗余性将左、右参考视点进行融合并消除前景像素,再进行正向映射得到虚拟视点背景图像填充双视融合后剩余的空洞.与基于图像分割的虚拟视点绘制算法相比PSNR值提高了0.6357dB,实验结果表明,该算法能有效提高绘制图像质量.     

基于感知的视点自动选取

为了在三维模型浏览系统中自动选取一个好的视点,使用户能够更有效地获取模型信息,提出一种自动视点选取算法.该算法基于视点信息熵理论和人眼的视觉感知理论,构建出一个与视点相关的模型视觉特征度量函数,并采用类随机梯度下降法来优化求解该目标函数,得到该度量标准下的最佳视点.实验结果证明,与已有算法相比,采用文中算法自动得到的最...     

一种索玛立方体方块匹配的图像置乱算法

针对图像已有置乱算法普遍存在的不足,提出了一种新的索玛立方体方块匹配的图像置乱算法.算法先将原始图像的位平面进行交换以改变图像的像素灰度值,然后按照索玛立方体将变换的图像进行分块,选择索玛立方体的任意两种拼接方式,其中一种看作是原始图像元素的拼接方式,另一种是置乱图像的拼接方式,将两种拼接方式对应转换,从而实现图像的置乱.置乱后的图像表现为白噪声,不存在周期性恢复的安全性问题,置乱较为稳定,能很快达到理想的置乱效果,并且置乱算法对图像尺寸没有要求.实验结果表明,算法能有效地实现对灰度图像的置乱,并且有良好的视觉效果和定量评价结果,能抵抗一定的几何攻击.     

Novel method for the fast measurement of the three‐dimensional range of the eyebox of a VR device

In a virtual reality (VR) device, the eyebox is an importance factor that is used to characterize the performance of the VR device. The conventional eyebox measurement method is quite time consuming as measurements must be performed at multiple positions to determine the three‐dimensional range. In this paper, a new measurement method is proposed that entails investigating the trajectories of the light rays extending from a specific position of the virtual image. These light rays form an identifiable brightness distribution pattern on the diffusing plane when this plane is located near the eye position of user. The positions of the pupil that allow the user to see the positions of the virtual image can be derived from the overlap of these distributions. Additionally, the three‐dimensional range of the eyebox can be determined by changing the position of the diffusing screen. Furthermore, the proposed method allows simultaneous measurement of the eyebox of the left and right eyes. Thus, the proposed method can be used to relatively quickly determine the three‐dimensional range of the eyebox.     

基于两视图重建的平面纹理校正和映射

在3维场景里漫游,纹理映射是展示场景真实感的主要手段。纹理通常由照片获得,但由于某些不可抗拒的原因,只能得到透视变形的纹理图像。讨论了如何纠正平面纹理的透视变形,及其相应的纹理映射,其过程是在两视图重建的基础上,对原平面进行投影变换,并用插值方法获得纹理,从而映射到模型上。在投影变换的过程中对已有算法进行了改进以达到较好的效果,并对实验结果进行了分析和讨论。该方法适用于构建虚拟的3维场景及去除由于透视变形而产生的图像模糊。     

A virtual pixel technique for doubling the PDP resolution of moving images

A virtual pixel technique increases the resolution of spatially discrete pixilated display devices when the eye moves relative to the screen. By using this technique, an effective PDP resolution can be doubled for moving images. For instance, 1280‐horizontal‐pixel data can be displayed on a VGA PDP having only 640 horizontal pixels. The positions and sizes of the virtual pixels are controlled by choosing light‐emission timings and durations of the actual pixels as their images move across the retina.     

三维数据域可视化体绘制中的色彩合成新方法

在科学视算的研究中，目前各种直接绘制三维数据域的方法，都是运用合成算子线性递推地合成各个象素的色彩。本文提出一种新方法，将色彩合成由线性递推的纵向合成变为二维面（虚拟面）上简单的分布合成。新方法在合成色彩时省去了线性递推方法中所需的乘法运算。更有意义的是，当此方法与三维数据域体绘制的投影成象方法结合时，利用已形成的虚拟面，可以方便地生成大小不同的可视图，而不必重复进行投影操作。本文同时证明了，在一定精度内，放大了的图象反映了在相应精度下具有插值效果的可视信息。     

斜面矢量汉字CAD/CAM 研究与应用

提出了一种斜面矢量汉字的雕刻方法。根据相关文献总结出水平面上汉字雕刻流 程,再结合空间坐标旋转矩阵与C3 连续的空间七次Bezier 拟合曲线得出斜面上汉字雕刻的流 程。引入OpenGL,实现图形的任意旋转、缩放、平移,增强人机交互。实验结果表明,该方 法编写的软件界面友好,具有很好的健壮性,生成的数控代码在数控机床上运行稳定,达到了 预期的效果,提高了斜面汉字的加工效率,降低了加工误差。     

基于Direct 3D的3维自由立体显示软件双视点设置

如何生成具有适当水平位差的左右眼平面图片是自由立体显示软件设计的核心问题。针对该问题，首先以双眼能够舒适地融合显示屏上的最大水平位差为依据，在Microsoft Direct 3D构建的3维模型空间体系内，寻找模型空间的视点与显示屏上水平位差之间的理论关系；然后，以视者在真实空间浏览3维模型真实感强、视觉舒适为原则来确定模型空间视点位置和投射表面平移量；最后，还提出了调整立体视觉效果的参数，并阐述了它们对立体视觉效果的影响机制。该研究成果已经投入使用，并获得了理想的立体视觉效果。     

CirculaFloor [locomotion interface]

The CirculaFloor locomotion interface's movable tiles employ a holonomic mechanism to achieve omnidirectional motion. Users can thus maintain their position while walking in a virtual environment. The CirculaFloor method exploits both the treadmill and footpad, creating an infinite omnidirectional surface using a set of movable tiles. The tiles provide a sufficient area for walking, and thus precision tracing of the foot position is not required. This method has the potential to create an uneven surface by mounting an up-and-down mechanism on each tile. This article is available with a short video documentary on CD-ROM.     

基于VTK的三维医学图像虚拟切片提取

目前大多数医学影像设备,如CT、MRI、超声等所产生的图像序列往往必须沿着某一固定方向,但这通常不能满足临床上多方位、任意角度诊查的需要。针对该问题,提出了一种三维医学图像的任意角度虚拟切片提取方法。在Visual C++平台下,结合可视化工具包VTK,对DICOM格式的CT图像序列进行三维重建,通过设置虚拟切面的法向量和内点来对重建后的三维物体进行切割并获得虚拟切片信息,在切割的同时可以同步显示出虚拟切片图像。通过简单的鼠标操作可以生成任意角度、任意部位的虚拟切片图像,并能对切割平面及虚拟切片图像进行移     

自主越障巡检机器人质心调节控制

巡检机器人在跨越障碍时，质量偏心产生的偏矩破坏了机器人车体的水平姿态．本文提出了一种质心调节方法，利用倾角传感器测量机器人车体与水平面之间的倾角，从而控制配重块移动电机的运动，将机器人的质心调节到悬挂于架空地线上的那只手臂上，因此能保证机器人车体保持水平姿态，确保需要脱线或上线的手臂完成相应的动作．最后，通过仿真试验验证了质心调节控制方法的可行性．     

Testing usability and trainability of indirect touch interaction: perspective for the next generation of air traffic control systems

This study aims to determine whether indirect touch device can be used to interact with graphical objects displayed on another screen in an air traffic control (ATC) context. The introduction of such a device likely requires an adaptation of the sensory-motor system. The operator has to simultaneously perform movements on the horizontal plane while assessing them on the vertical plane. Thirty-six right-handed participants performed movement training with either constant or variable practice and with or without visual feedback of the displacement of their actions. Participants then performed a test phase without visual feedback. Performance improved in both practice conditions, but accuracy was higher with visual feedback. During the test phase, movement time was longer for those who had practiced with feedback, suggesting an element of dependency. However, this ‘cost’ of feedback did not extend to movement accuracy. Finally, participants who had received variable training performed better in the test phase, but accuracy was still unsatisfactory. We conclude that continuous visual feedback on the stylus position is necessary if tablets are to be introduced in ATC.