基于非线性渐变式颜色映射的LIC改进算法

线积分卷积（LIC）算法展现的纹理反映了整个矢量场的方向结构,但却不能展现矢量场的强度大小。针对此问题提出基于非线性渐变式颜色映射的LIC改进算法,将矢量场强度与白噪声结合作为LIC的输入纹理,运用FastLIC思想并划分纹理区域同步执行LIC运算来提高算法效率;再将矢量场强度作非线性变换,根据渐变式颜色映射方案使用OpenCV处理引擎并行实现矢量场强度的颜色映射; 最后由LIC得到的灰度纹理和颜色映射结果确定合成系数并构造累计函数增强两者结果,再进行线性合成运算得到最终的可视化效果。在对全球海洋流场和风场两种典型的矢量场进行可视化以及与其他算法对比实验表明,改进算法得到的可视化效果纹理清晰,较好地展示出矢量场的方向和强度,能够更准确地反映矢量场的全方位信息和局部变化情况。     

飞行器表面矢量场数据动态纹理可视化方法

面向飞行器表面流场数据可视化的应用需求,提出一种基于线性卷积（LIC）及纹理平流（IBFVS）相结合的动态纹理可视化方法。算法通过将IBFVS方法的背景随机噪声替换为LIC纹理方式,结合了LIC纹理结果对比度高及IBFVS方法生成速度快的优势;针对LIC绘制速度慢的不足,利用GPU对曲面矢量场投影并插值,生成规则矢量数据场;用GPU对LIC部分进行并行加速,有效提高了LIC纹理图像产生速度;将LIC结果图像加入到IBFVS进行平流,生成纹理图像,最后加入颜色映射,丰富流场信息。实验结果表明,该方法生成的飞行器表面动态纹理图像对比度高,清晰度强,实时绘制性能好。     

基于流线纹理合成的2D矢量场可视化

针对科学试验数据可视化问题,提出了一种2D矢量场可视化的方法－流线纹理合成方法,即通过将1D纹理映射到流线上,再利用流线纹理来合成可视化图象,因为移动1D纹理很容易形成矢量场动画。该方法是利用局部区域内流线的近似平行性,首先依据临界点来设定流线宽度,然后把流线绘制成多条平行流线,再分别将多条不同的1D纹理映射到流线上,从而能够加快计算。实际结果表明,由于流线纹理合成的纹理图象上清楚地显示了流线,因而反映了矢量场的方向信息,同时,该方法计算速度快,可以达到交互可视化的要求。     

着色噪声的LIC算法

LIC方法是用于矢量数据可视化的一种纹理合成方法，该文中提出着色噪声的LIC方法CLIC，按照速度矢量的方向对传统LIC方法中使用的白色噪声进行着色，生成的图象中可以区分不同的运动方向，这一方法应用在爆炸场数值模拟，可以清晰地展示爆炸场的复杂的流场特征。     

一种流体艺术风格的自适应LIC绘制方法

把LIC算法应用到非真实感绘制中,提出一种自适应流体艺术图的LIC绘制方法.对源图像亮度分量计算切矢量场,然后对其进行增强、平滑处理获得结构矢量场;通过随机扰动源图像获得纹理参考图像;根据结构矢量场和纹理参考图像的局部特征产生可变的LIC积分步长和步数,自适应地处理纹理参考图像;最后对绘制效果进行颜色渲染,生成具有丰富颜色特征的流体艺术图.实验表明,该方法能够较好地模拟诸如梵高画的流体艺术风格,呈现生动、灵活的波动感.     

基于GPU加速的3D矢量场改进VolumeLIC绘制技术

纹理绘制技术通过纹理线条和颜色变化能够细致且生动地表现2D矢量场的速度、方向以及数据相关性等特征信息,但扩展到3D矢量场空间时,由于3D矢量场本身的空间特性容易造成纹理单元之间产生严重的视线遮挡问题,影响研究人员对矢量场内部固有属性特征的观察和分析.针对此问题,提出一种基于GPU加速实现的稀疏噪声纹理生成的改进3D矢量场Volume LIC绘制技术.在噪声生成部分,基于泊松盘分布以避免噪声点间的相互遮挡,采用Hilbert空间填充线遍历减少生成噪声点的规律性和人工痕迹,并通过高斯滤波核滤除高频区域生成稀疏高斯噪声.整个算法采用GPU+GLSL硬件加速机制,在噪声纹理采样时,利用GPU顶点颜色线性插值功能和片元计算方法有效地加速LIC纹理生成过程,并将卷积噪声和矢量场数据作为纹理传入GPU;采用光线投射算法实现LIC纹理的3D绘制显示,并通过光线提前终止技术和空白空间跳跃技术有效提升绘制效率;同时提供多种有效的交互分析手段查看流场内部特征.实验结果表明,该方法生成的3D纹理图像清晰、绘制效率高,能够有效地缓解3D复杂矢量场卷积数据过多引起的遮挡与混乱现象,具备良好的可视化效果.     

一种基于二维Brushlet变换的纹理图像检索方法

提出一种利用Brushlet变换分解图像,提取纹理特征进行图像检索的新方法。该方法利用Brushlet的特性,成功地检测到了纹理图像的方向信息,弥补了小波变换的不足,从而形成能够精确表征图像的特征矢量。匹配算法则使用比值相似度。实验结果表明,该方法计算简单、有效、检索效果较好。     

基于纹理方向的图像修复算法

在使用基于样本的纹理合成技术的图像修复算法中,搜索纹理的匹配块时,利用纹理的方向特性,可以将搜索过程约束到沿着纹理的方向进行。在Criminisi A的算法基础上,加入了确定纹理方向过程,优化了纹理块的优先权和大小的计算方法。实验结果表明,该方法在处理强方向性的纹理图像的修复时有很好的效果,明显地提高了计算效率。     

二维和三维矢量场的可视化

矢量场可视化用来帮助人们直观理解二维和三维矢量场。由于目前的矢量场可视化方法只能展示二维矢量场的方向而不能展示强度,并且对于三维矢量场可视化的效果不太令人满意,因此本文提出了用线积分卷积来实现二维平面矢量场可视化,以及三维空间矢量场可视化的方法。对于线积分卷积中的流线跟踪,利用扩展的Bresenham画线算法的思想,实现了二维平面和三维空间流线的跟踪,并且通过建立一个二维表和三维表来分别存储二维平面矢量场和三维空间矢量场中每个点在流线中的上一个点和下一点的位置,来避免传统流线跟踪方法的冗余计算,提高了效率。对于二维平面矢量场,把线积分卷积的结果和矢量的强度进行加权平均,从而利用输出图像的纹理和颜色,共同来表现矢量场的方向和强度。对于三维空间矢量场,利用体线积分卷积（Volume Line Integral Convolution, Volume LIC）的方法来得到输出体纹理,并且用光线投射的体渲染方法来展示三维空间矢量场。结果显示出本文的方法能够清晰直观的看到二维平面矢量场和三维空间矢量场。     

三角网格曲面纹理合成技术研究

纹理合成是真实感图形绘制中重要的技术.对由三角网格组成的曲面模型,提出了一种基于表面三角块矢量场的纹理合成方法.首先用矢量加平滑方法来计算曲面上每个三角块上的纹理方向矢量,并根据这些纹理方向来合成纹理;然后在样本纹理空间按扫描线顺序搜索样本纹理空间,找出最匹配的纹理坐标;算法用队列作为存取结构,并且结果保存在队列中,达...     

VR技术下多投影视频纹理合成方法仿真

为解决纹理合成过程需要消耗大量时空资源的问题,提出一种VR技术下多投影视频纹理合成方法.设计以VR内容制作环节为核心的VR视频处理,经过拼接、投影映射与投影图像帧纹理合成生成一个封装帧,通过服务器显示在客户端.针对VR视频内三维平面或曲面场景,通过屏幕投影将三维场景透视变换投影至二维平面上.赋予二维平面上的三角网格一个连续的缩放因子场,将给定纹理缩放成不同等级,令其与网格上的缩放因子相对应.采用曲面纹理合成方法,利用矢量加平滑方法确定曲面内各三角面片的纹理方向矢量场,根据这些纹理方向合成纹理;依照扫描线顺序搜索样本纹理空间,确定对匹配的纹理坐标,结合缩放因子实现纹理合成.仿真结果表明,上述方法纹理合成用时与对比方法相比下降300％以上,存储空间与对比方法相比节省50％以上.     

基于多频稀疏噪声的流场运动方向可视化算法

针对现有流场可视化算法存在的矢量场运动指向二义性以及缺乏对矢量场速率区分等问题进行了研究,提出了一种基于多频稀疏噪声纹理的改进线积分卷积算法,用来提高流场可视化后的信息表达效果。该方法首先根据矢量场速率量级的大小划分频率不同的噪声群,并合成适用于该向量场的特定多频噪声纹理;然后使用斜坡卷积核根据向量场流线对噪声纹理进行卷积;最后生成一幅同时具有矢量场运动方向和运动速率信息的彩色图像。实验结果表明,该方法可以增强用户对流场流量大小和矢量场方向的感知效果,在大规模风场数据可视化的验证实验上取得了良好的可视化效果。     

基于旋转不变纹理特征的多尺度多方向图像渐进检索

纹理检索是基于内容图像检索的重要内容,旋转不变纹理图像检索是实现纹理检索的关键途径之一.针对旋转不变纹理图像检索中需要解决的3个关键问题:如何消除旋转影响、如何选择多尺度分析方法以及如何构造和度量纹理特征矢量,本文分别分析了Radon变换和Log-polar变换在消除旋转位移时对频谱的影响,以及NSCT变换和小波变换在不同检索参数下的平均检索性能,在此基础上构造出多尺度多方向纹理变换谱和旋转不变特征矢量,提出一种多尺度多方向旋转不变纹理图像渐进检索方法.这种方法采用了可顾及人类视觉对纹理能量敏感性的相似性度量标准,分别采用旋转位移处理后的NSCT变换域低频子带和高通子带实现纹理图像的粗检索和精细检索.Brodatz标准纹理图像库的检索实验表明,本文提出的利用多尺度多方向纹理变换谱构造旋转不变特征矢量的方法既可获取纹理主方向,同时又能有效地表征纹理细节信息,两级渐进式检索策略与多尺度分析方法相结合,既能提高旋转不变纹理图像检索的查准率,又能保证较高的检索效率.     

增强型IBFV 2维矢量场可视化算法

提出一种基于质点平流的增强型IBFV可视化算法,可显著增加IBFV算法生成图像的对比度。首先通过质点平流获得一系列的矢量纹理;然后将这些矢量纹理作为IBFV算法中的背景图像,代替原来的噪声纹理与帧缓存中的纹理进行图像混合生成新图。通过这种方式不仅可以准确反映流场的动态变化,而且增强了矢量线间的对比,同时还可以获得较高的绘制速度。     

二维LIC矢量场可视化算法的研究及改进

线积分卷积(LIC)是一种针对矢量场的可视化方法.针对二维空间上的LIC算法进行了研究并提出了改进.首先,针对某些二维矢量场在用户关注区域矢量大小比较接近的问题,采用非线性的颜色映射法进行处理,最终的可视化结果可以突出用户感兴趣区域的矢量场特征.其次,从原始LIC算法的串行计算任务中提取出4个可以并行计算的子模块,并依托NVIDIA的CUDA架构实现了颜色增强LIC法的硬件加速.结果表明,加速后算法的加速比随着输入矢量场分辨率的增加而增加.因此,该算法适用于高分辨率二维矢量场的交互式可视化,且没有特别高的硬件要求,通用性较好.总之,新的算法较原始算法在视觉效果和性能上都有所改进.     

基于特征约束点的纹理映射算法

纹理映射技术用于生成物体表面的纹理细节,是真实感图形技术的重要组成部分,也是计算机图形学的一个重要研究方向.针对目前很多纹理映射算法计算量大,方法比较复杂的缺点,应用Candide3作为三维网格模型,提出了一种快速有效的基于特征约束点的纹理映射算法.通过在三维网格模型和纹理图像上选取少量对应的特征约束点,利用三角网格剖分算法在纹理图像上建立选取特征点的三角网格.进而通过求取质心坐标的方法计算出三维网格模型上所有特征点的纹理坐标并完成整个三维网格模型的纹理映射.实验结果表明,提出的算法计算速度较快,能够得到高真实度的纹理映射效果,并且适用于不同纹理图像映射到同一三维网格模型上.     

基于统计法的纹理矢量周期描述

本文提出了纹理矢量周期的描述方法:T{θ,Tθ,Vθ},分别从八个方向上(即0°,45°,90°,135°,180°,225°,270°,315°)讨论纹理的周期性、方向性以及周期成分所占的比例等方面。提出了分析纹理周期的d-θ分析方法,比较全面地实现了对纹理周期描述和分析。针对纺织布的纹理特征,经过大量实验,筛选出能反映周期方向的5个特征参量和周期大小的4个特征参量。最后,在本文提出的纹理周期矢量描述方法和分析方法基础上,采用二值共生矩阵及其纹理特征实现对纺织布的纹理周期描述。结果表明,对于含有一定周期的纹理图像,采用本文纹理周期描述和分析方法,实现了比较全面的描述。和直接采用灰度共生矩阵进行分析相比,本文分析方法极大降低了计算量。     

纹理图像混合

基于样本的纹理合成方法是继纹理映射和过程纹理合成等方法后发展起来的一种纹理拼贴方法,而在已有的算法中,绝大多数算法只能处理单纹理样本的合成.提出了一种新颖的可处理两个纹理样本的纹理混合方法.首先用点匹配的方法获得两个样本纹理图像混合的最佳位置,然后应用最大流原理进行混合.本算法可以自动在最佳的位置进行最佳的纹理混合.实验结果表明,该方法可获得比较理想的混合效果.     

三维重建表面任意切面图像提取及映射有效方法*

针对三维重建表面模型的任意切面纹理显示,分为3D纹理采样和切面纹理映射两阶段。前者通过模型包围盒及模型横断面轮廓定位纹理部位并去掉图像背景,经采样形成多精度3D纹理;后者先计算剖切平面和模型及纹理空间中包围盒交面,然后利用向量叠加原理及立方体线性插值方法快速提取纹理空间的交面图像,经Alpha测试后映射到模型空间相应切面上,形成具有切面纹理的剖切模型。实验表明,该方法克服了面绘制技术不能体现内部数据的缺点,有效地提高了大数据量模型任意剖切面纹理绘制速度。     

一种非结构矢量场的线卷积积分方法

传统的结构化LIC方法不适用于非结构矢量场数据处理的主要原因有两个，一是矢量幅度的表现力不强，二是因分辨率等因素无法有效地应用于采样点位置随机的矢量场．为解决上述问题，可以采用如下方法：在DDA曲线的生成过程中，采用基于数值的计算方法替代结构化LIC中基于网格的计算方法，从而有效地保证了处理结果的分辨率；在DDA曲线的卷积积分（LIC）处理过程中，采用区域标记的策略替代快速LIC方法中的线标记策略，一方面，因为被标记的采样点不再作为以后各轮DAA曲线生成的起始点，从而可以有效地减少计算量；另一方面，区域标记方法能够使LIC处理的结果稀疏化，表现为矢量场中幅度大的区域矢量线密集，而幅度小的区域矢量线稀疏，从而有效地提高矢量场幅度、结构的表现力．