一种视点相关的实时海洋渲染算法

针对飞行仿真系统对海洋模拟效果实时性和真实性的严格要求,提出一种视点相关的海洋渲染算法。在实时性上,使用快速傅里叶变换的频谱统计模型计算视点近处的海洋运动细节,使用Perlin噪声扰动的方式模拟视点远处的海洋运动,并对远近过渡区域进行alpha混合处理;在真实性上,构建视点相关的海洋网格,通过实时坐标转换使其能够适用于全球漫游,并结合实时光照和水底折射渲染海水颜色。该研究提供了能够适用全球范围海洋真实模拟的方法。实验表明,该算法在展现逼真海洋视觉效果的同时,具有较高的渲染帧率。     

一种新的基于粒子系统的火焰实时绘制方法

针对经典粒子系统火焰模拟的真实性和实时性的关键问题,给出了一种新的基于粒子系统的火焰绘制算法,粒子属性的初始化由发射器确定,并对粒子的颜色、位置、生存期等属性的更新进行了优化,粒子的运动变化由低压点控制,粒子由四角面片表示,结合纹理映射技术进行三维火焰渲染,纹理采用分时间段映射来模拟火焰的燃烧过程,实验证明该算法模拟火焰的运动和外观效果真实,在普通的PC平台上利用标准图形系统即可获得实时的绘制速度.     

一种基于DX9的大规模地形渲染算法的研究

大规模地形渲染在飞行模拟、基于地形的计算机游戏、地理信息系统(GIS)、虚拟旅游等很多领域有着重要应用.大规模地形的实时渲染算法一般采用视见体裁剪和视点相关的连续细节层次等技术来减少实际需要绘制的地形数据.该文使用微软DirectX 9 API,通过地形分块和正负顶点距离算法实现快速裁剪,并提出一种通过插入顶点序列来实现裂缝消除的算法,然后通过使用四叉树实现连续细节层次地形简化.实验结果表明,该算法能在当前主流微机上达到较高帧速率和较好的绘制效果.     

视点相关的实时多分辨率地形显示算法

多分辨率地形技术是实时绘制复杂地形的最有效的工具.在对以往各种算法进行研究的基础上,提出了一种基于二叉树的多分辨率地形优化方法,同时综合考虑视点对节点分辨率的影响;提出了适合于视点变化的节点评价函数,同时改进了裂缝的消除方法.算法对节点的层次细节给予了精确的描述并提高了执行效率.算法在绘制速率和地形真实性之间作了良好的折衷,也符合视点变化的特点,提高了地形的渲染速度,达到了实时交互的目的.     

SPH真实感流体交互模拟的改进算法

针对目前流体仿真中存在的模拟效率低及模拟交互的真实感不足等问题,提出一种基于光滑粒子流体动力学的流体模拟改进算法。首先,采用光滑粒子流体动力学方法进行粒子系统建模,通过矫正压力及速度场保证流体求解方程的精确性和稳定性;然后通过简化流体计算模型,完成流体表面建模,提高流体表面渲染速度;最后使用硬件加速算法实现流体模拟的快速渲染,提高流体的真实感和交互的实时性。实验结果表明,该算法能够明显提升流体渲染的真实感,减小计算复杂性。大规模粒子实时模拟帧率达到20帧/s,实现了较为真实的交互应用。     

一种动态不确定环境下的机器人路径规划算法

为了提高机器人在动态不确定环境下的实时性和适应能力,提出了一种机器人实时路径规划新方法.采用环境信息处理算法,通过搜索实时局部环境信息特征信息的方式对环境信息进行分析和处理.该方法能够捕捉动态障碍物并对动态障碍物的运动规律进行预测,将特征信息及时更新给运动动作规划算法部分.运动动作规划算法是通过引入启发式思想选择双安全子目标点,完成规划运动动作并实现优化路径.在不同环境下进行仿真实验,检验了算法的有效性,证明算法在动态不确定环境下具有良好的实时性和适应性。     

一种大场景环境下实时降雨模拟的新方法

在分析已有的降雨模拟方法的基础上,提出了一种大场景环境下降雨模拟的新方法.该方法是使用一张纹理,以降低性能开销,采用与视点相关技术雾化场景,真实再现了雨的三维视觉效果.基于牛顿动力学控制雨点粒子的运动,以模拟风力作用的效果;同时简化了雨滴的泼溅效果.与传统的雨模拟算法相比,该算法既正确模拟了雨的运动行为,又降低了性能开销.在满足实时漫游的前提下表现出较强的真实感,实验结果表明了改进方法的实用性.     

实时布料运动仿真技术

针对同时要求布料运动实时性、真实性和稳定性的应用,该文从简化布料运动仿真模型和改进积分方法着手,提供了实时布料运动仿真方法。使用该方法实现的布料仿真系统速度快、稳定性好,且易于实现。     

三维水面模拟的研究与实现

简述了基于正弦波的水波模拟的算法,重点介绍了使用GPU编程对水波进行实时模拟和渲染的方法.该方法充分利用GPU提供的可编程特性及强大的计算能力,既能绘制具有真实感的水面,又能满足实时渲染的速度要求.     

利用深度信息增强的自由视点DIBR技术研究

针对现有DIBR虚拟视点图像渲染算法存在的问题,提出一种基于深度信息进行后处理的DIBR虚拟视点渲染算法.该算法利用摄像机参数和深度信息,将参考视点图像的纹理和深度图变形到虚拟视点,利用基于深度信息的后处理消除变形图像中的裂缝和伪影,结合深度信息采用inpaint技术填补剩余的纹理空洞.实验结果显示,该方法不论从主观质量或是客观质量上均优于现有的虚拟视点生成方法,且计算量也不高.在数值试验中,还对多视点渲染算法的图像合成质量进行比较,对视频压缩的影响进行了分析.     

Ocean Wave Simulation near the Seashore

In order to realize real-time simulation of ocean surface near the seashore,a new modeling method for shallow ocean wave and a level of detail(LOD)scheme are proposed in this paper.This modeling method describes ocean wave by modifying the sine wave,and gets wave direction at any ocean floor position by using wave number decomposition.The LOD scheme is proposed to realize real-time rendering of large-scale ocean surface by simplifying the ocean surface regular mesh based on real-time optimally adapting mesh...     

大范围动态海浪实时渲染

为实现大范围动态海浪的实时渲染提出了一种高效方法.首先提出一种基于LOD技术的新型网格模型,采用Gerstner模型在GPU(图形处理单元)上实现了海浪的动态模拟和Choppy波的模拟,给出一种凹凸纹理贴图的方法对较远处的海浪渲染实现加速,并利用动画凹凸纹理改善海浪渲染效果;其次通过立方体纹理实现了对天空、太阳的反射效果,运用Phong光照模型实现了海浪的光照并实现了菲涅尔反射;最后采用动画纹理模拟了海浪中的泡沫,并实现了云在海面上投射的阴影等特殊效果.实验结果表明,该方法可以对90 km范围的海浪进行实时交互渲染,并已成功应用于某飞行模拟器中.     

基于分类的CAD数据到VR模型转换方法

针对当前基于CAD模型的虚拟现实建模方法存在模型面片数量过多,易产生狭长、病态的三角形和易丢失边界特征等问题,提出一种将CAD模型简化和转换后应用于虚拟系统的方法。首先将已有的CAD模型导出为中间格式并进行解析得到网格数据,以一种基于分类的新自适应简化算法对网格进行多分辨率简化处理,即先按照网格模型的特点进行分类,再在分类的基础上进行针对性的简化。最后通过OpenFlight API将处理后数据导成虚拟现实标准模型。经过在虚拟环境中的测试,验证了该模型能更好地满足实时渲染要求,同时视觉效果也更加合理。     

基于DRL的6G多租户网络切片智能资源分配算法

未来第6代移动通信系统（6G）网络服务支持虚实结合、实时交互,亟需快速匹配多租户个性化服务需求,对此,提出了一种两层递阶的网络切片智能管理方案,上层部署全局资源管理器,下层部署面向不同租户的本地资源管理器.首先,考虑不同租户多类型切片请求的差异性,基于端到端切片的实时状态描述建立服务质量评估模型.结合服务质量反馈,利用深度强化学习（DRL）算法,优化上层全局资源分配和下层局部资源调整,提升不同域多维资源的使用效益,并使能租户资源定制化.仿真结果表明,所提方案能够在优化资源供应商长期收益的同时,保障服务质量.     

Occlusion Culling Algorithm Using Prefetching and Adaptive Level of Detail Technique

Recent yearsin graphics area many rendering al-gorithms have been developed to support a newset ofdemanding applications.An efficient way to speed uprenderingis to avoid rendering geometry that cannotbe seen from current viewpoint,such as geometryoutside the current viewfrustumand obscured by ge-ometrythat is closer tothe current viewer.The hard-est part of the visibility culling problem is how toavoid rendering geometry whichis obscured by closergeometry.Our approach will focus on this.In thi…     

全局实例化的大规模数字孪生场景对象高效绘制方法

数字孪生城市场景中,传统的绘制方法难以生成大量静态、动态的绘制对象（例如路灯、移动车辆等）。通常做法是在每条样条线上生成多个独立的场景对象,这样就会造成整个场景中的每个对象都使用不同的网格体,随着绘制对象规模的不断增加,绘制调用(Draw Call,DC)会越来越高。本文提出了全局实例化的方法管理所有大规模场景对象的绘制,降低DC数量,提高绘制性能。首先,全局实例化整个场景中所布设样条线上相同的绘制对象,即场景中相同的绘制对象共享同一个网格体;其次,在每条样条线上以一定规则分配全局实例化对象的实例;最后,根据唯一标识符对更新样条线上的动态实例,可实现车辆的移动。针对传统方法、局部实例化方法、层级实例化方法和全局实例化方法分别根据车辆长度和样条线长度随机在29条样条线上生成605辆移动车辆,整体性能提升了28.4%;同时针对静态对象的绘制实验中将1976个路灯实例化前后DC数量进行了对比,实例化减少96%的DC数量。实验表明,采用全局实例化方法能够大幅减少DC数量,并且在实际数字孪生城市场景中能够提升28%左右整体绘制性能。因此,本文通过全局实例化的绘制方法能够提升30%左右的绘制性能,更好地满足数字孪生城市场景的应用要求。     

基于CUDA的细分曲面阴影体算法

为了在虚拟现实、电脑游戏等图形应用中更快速生成和实时绘制细分曲面的阴影,提出采用CUDA架构的GPU阴影体生成算法.该算法采用基于CUDA的曲面细分算法,通过CUDA共享内存结构使表面细分过程更加高效.采用基于CUDA的阴影体算法产生阴影轮廓线以及拉伸出阴影体.通过基于CUDA的流式缩减算法对阴影体数组进行压缩.通过优化CUDA和OpenGL的互操作,将绘制过程从以往算法的3步减少为2步.该算法在具有CUDA硬件的标准PC上进行测试.实验结果表明,与之前的GPU的算法相比,该算法可以生成更复杂细分曲面的阴影体,阴影体数组占用显存空间降低到2％以下,并可获得高达4倍的绘制速度提升.     

基于手势的交互式三维场景并行光线跟踪绘制研究

利用光线跟踪可以绘制出高质量的真实感场景画面,但计算量很大,难以实现实时交互式绘制.为此,三维真实感场景的实时交互式绘制往往需要用到集群,但集群的绘制速度是由绘制速度最慢的节点决定的,如果节点之间的任务没有被划分均匀,集群的绘制效率就会下降.为了满足实时交互式绘制的要求、提高集群的绘制效率,设计了在粗粒度和细粒度两个层次上同时实现并行计算的集群绘制系统,并针对集群的负载均衡问题提出了基于像素递归深度的负载均衡方法.该方法首先统计出每个像素的递归深度从而得到整个场景的递归深度图,然后对上一帧按递归深度进行均衡划分.根据连续两帧所对应的场景具有的时空相关性,上一帧的划分结果可作为下一帧划分的依据.本算法的优势在于能够快速实现三维动态场景下的集群负载均衡.实验表明,该集群绘制系统可以高效地实现基于Kinect的实时交互式绘制.     

基于平面颜色分布的增强现实自然特征注册算法

针对增强现实中自然特征注册算法其自然特征的复杂和无规律而难以兼顾算法速度和精度的问题,提出一种基于平面颜色分布的自然特征注册算法.算法提取彩色连通域作为局部不变特征,计算简单的色调、几何信息作为特征描述,结合颜色分布在视角变换下的几何限制进行全局的匹配优化.该算法无须追踪连续帧间的运动特性,可以在独立帧上完成.算法采用Mikolajczyk标准库验证其注册效果,在800×600的图像尺寸下实现15帧/s的实时注册.与加速鲁棒特征（SURF）算法的对比表明：本算法能满足更苛刻的注册条件,并能保持较好的注册精度.动态视频的注册结果也表明算法面对动态模糊也十分鲁棒.