基于GPU的光源空间平行分割阴影图算法

针对平行分割阴影图算法中当光线方向与视线方向不垂直时,场景中对象被冗余渲染到多层阴影图中的问题,提出一种基于GPU的光源空间平行分割阴影图算法.在光源空间中,利用光源视锥体将场景划分为不相交的多层区域,利用GPU为各层生成阴影图,以确保场景采样点不在多层阴影图中重复出现;同时给出了一种快速综合场景阴影效果的绘制方法,通过避免判断像素层次的操作提高了GPU的利用率.实验结果表明,文中算法解决了平行分割阴影图算法的冗余渲染问题,提高了渲染效率和场景阴影质量.     

基于四叉树的动态多分辨率LOD地形快速简化

四叉树和多分辨率技术是目前表示地形结构和显示地形的最佳方式。在研究以往算法基础上，对基于四叉树的动态多分辨率LOD地形简化方法进行改进，建立了适合分辨率要求的节点评价系统，并提出一种双向裂缝消除方法，经距离阈值限制后分别从缩减和剖分两个相反的方向对产生裂缝的相关节点进行处理，在增强简化效果的同时提高了实时渲染的速度。     

基于视点的多分辨率纹理选择方法

MIP Mapping技术是纹理映射中一种有效的纹理反走样技术。但是MIP Mapping只是根据被渲染区域的大小来选择相应分辨率的纹理，在初始化的时候必须把所有的纹理细节层次调入内存，这种情况下会降低计算机的效率。提出了一种基于视点的三维地图控制方法，根据与视点相关的渲染区域大小以及视觉重要度来选择相应分辨率的纹理。试验证明该方法在不降低显示质量的同时能有效减少纹理的渲染量，提高了计算效率。     

地物大小、对象尺度、影像分辨率的关系分析

遥感数据的分辨率越来越高, 给地物信息提取提出了新的挑战。利用基于像元的分类技术和基于多尺度分割的面向对象分类技术对高分辨率影像进行分类实验, 分析地物大小、对象尺度与影像分辨率的关系。实验结果表明不同地物由于其空间尺度不同, 与之相适宜的空间分辨率和对象尺度也不同, 在适宜分辨率的影像提取有较高的精度, 在适宜的对象尺度上提取对象信息有更高的精度。分析也表明面向对象的多尺度影像分类技术适应了不同地物有其相适宜的空间分辨率, 在适宜尺度影像层中提取地物, 其分类精度大大高于基于像元的分类方法。     

基于马尔可夫模型的多分辨率图像分割算法

为解决图像分割中过分割、欠分割和依赖初始分割问题,提出一种基于马尔可夫模型的多分辨率图像分割算法。利用变权重方法改进多分辨率马尔可夫随机场算法,结合曲波和小波变换对图像进行多分辨率分析,并通过区域合并减少图像中的区域数。实验结果表明,与经典算法相比,该算法的分割性能较好。     

多分辨率二维直方图阈值分割方法

鉴于二维直方图阈值分割方法利用灰度的空间相关性取得高的分割效果和多分辨率阈值分割方法具有阈值搜索灵活高效的特点,提出了一种基于多分辨率的二维直方图自适应阈值分割的结合方案,降低了二维直方图计算复杂度,提高了多分辨率阈值方法的搜索精度。实验结果表明,该方法取得的分割结果与二维直方图方法基本一致,计算复杂度随分辨率的级数成指数下降。     

快速分割SAR影像海岸线的多尺度水平集方法

针对C-V模型对SAR影像海岸线分割速度慢的问题,以高分辨率珠海南岸ENVISAT ASAR影像为研究样本,提出了一种快速、高精度的多尺度C-V模型(multi-scale-C-V,M-C-V)水平集分割海岸线方法。该方法在传统C-V模型中加入多尺度技术缩小影像尺度获得不同空间分辨率下的影像序列,利用低通滤波磨光小尺度影像序列以形成边界相对光滑的影像序列,在具有不同尺度和磨光程度的影像序列中逐一进行基于C-V模型的水平集海岸线分割。在海岸线分割中,高空间分辨率影像继承上一级低空间分辨率影像中提取的边界并通过C-V模型进一步细化海岸线。实验表明,该方法加速形成初始水平集,缩短了提取海岸线的时间,同时较好地剔除零散的非主体海岸线部分,提高了主体海岸线的识别精度,使提取海岸线过程具有鲁棒性。     

基于核的密度函数聚类的彩色图像分割方法

提出一种基于核方法的密度函数聚类方法和小波变换的快速彩色图像分割方法。对密度函数聚类方法改进,通过引入核方法生成基于核的密度函数聚类,用于彩色图像聚类数目上限和初始聚类中心;利用小波变换的多分辨率特性,在分辨率最大的子带进行聚类数目的确定以减少计算量,然后把分割结果逐层延伸到原始尺寸图像得到最终分割结果。     

基于多分辨率分割的区域图像融合

图像融合是一项综合同一场景的多幅源图像信息的技术.现有的区域图像融合方法或者是只对最高层低频带分割并以此分割信息来指导所有层的融合,或者是其多分辨率分割方法过于复杂难以满足实时性.鉴于此,该文发展了一种基于多分辨率分割的区域图像融合方法.它的主要特点是多分辨率分割.其步骤为:首先对源图像进行小波变换的多分辨率分解,然后对分解后每一层的低频图像都进行区域分割,最后用每一层分割得到的区域信息来分别指导每一层的融合.仿真表明该文发展的基于多分辨率分割的区域图像融合方法的融合性能要优于传统的基于窗口的图像融合方法和只对最高层低频带分割的区域图像融合方法.     

基于小波分解的变尺度多分辨率纹理分割

针对常见的多分辨率分割算法在每一尺度分割过程中信息利用不充分的问题,提出了一种基于小波分解的变尺度多分辨率纹理图像分割新算法.该算法在每一尺度的分割过程中充分利用了各尺度上的有关信息:通过变尺度特征场考虑了更高分辨率尺度上的特征数据;通过变尺度标记场考虑了更低分辨率尺度上的标记数据.从最低分辨率尺度到原始分辨率尺度逐次进行图像分割,低分辨率尺度的分割结果通过直接投影作为相邻的更高分辨率尺度的初始分割,最高分辨率尺度上的分割结果作为本文方法的分割结果.实验表明,该算法具有较好的分类性能.     

基于CUDA的弱可压SPH流体建模与仿真

为了实现小尺度范围流体场景的实时、真实感模拟,采用弱可压SPH方法对水体进行建模,提出了流体计算的CPU GPU混合架构计算方法。针对邻域粒子查找算法影响流体计算效率的问题,采用三维空间网格对整个模拟区域进行均匀网格划分,利用并行前缀求和和并行计数排序实现邻域粒子的查找。最后,采用基于CUDA并行加速的Marching Cubes算法实现流体表面提取,利用环境贴图表现流体的反射和折射效果,实现流体表面着色。实验结果表明,所提出的流体建模和模拟算法能实现小尺度范围流体的实时计算和渲染,绘制出水的波动、翻卷和木块在水中晃动的动态效果,当粒子数达到1 048 576个时,GPU并行计算方法相较CPU方法的加速比为60.7。     

Haptic rendering for dental training system

Immersion and interaction are two key features of virtual reality systems, which are especially important for medical applications. Based on the requirement of motor skill training in dental surgery, haptic rendering method based on triangle model is investigated in this paper. Multi-rate haptic rendering architecture is proposed to solve the contradiction between fidelity and efficiency requirements. Realtime collision detection algorithm based on spatial partition and time coherence is utilized to enable fast contact determination. Proxy-based collision response algorithm is proposed to compute surface contact point. Cutting force model based on piecewise contact transition model is proposed for dental drilling simulation during tooth preparation. Velocity-driven levels of detail haptic rendering algorithm is proposed to maintain high update rate for complex scenes with a large number of triangles. Hapticvisual collocated dental training prototype is established using half-mirror solution. Typical dental operations have been realized including dental caries exploration, detection of boundary within dental cross-section plane, and dental drilling during tooth preparation. The haptic rendering method is a fundamental technology to improve immersion and interaction of virtual reality training systems, which is useful not only in dental training, but also in other surgical training systems. Supported by National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 60605027, 50575011), National High-Tech Research & Development Program of China (Grant No. 2007AA01Z310)     

基于分块和包围球误差函数的地形绘制方法

针对大规模地形数据庞大、绘制速度慢的问题,提出一种基于数据分块和包围球误差函数的地形绘制方法。该方法对数据进行分块组织,按行列顺序对数据块编号,实现对地形数据的部分读取。依据视点可见性判断,实时调入可见数据块,设计一种基于包围球的误差函数,通过三角形二叉树构建层次细节模型,实现大规模地形实时绘制。实验结果表明该方法可以取得较高的帧速率和较好的绘制效果。     

基于层次聚类树的点曲面视点相关绘制

针对点曲面的视点相关绘制问题,提出了一个新的表面基层次聚类简化算法。区别于普遍采用的空间剖分基策略,该算法的显著优势在于能够运用法向锥半角误差标准有效跟踪曲面的起伏变化,并以此为聚类简化过程提供可靠的全局误差控制。离线简化阶段,连同各种预定义的聚类约束条件,算法构造了点曲面模型的连续层次多分辨率表达。实时绘制阶段,层次可见性裁剪以及优化的树遍历提高了系统的整体性能。此外,通过引入附加的轮廓增强机制,在较大的屏幕投影误差和较高的模型简化率情况下,系统仍然能够保证较好的绘制视觉质量。     

一种实现超大规模地形的拼接技术研究

本文提出了一种适合于超大规模地形的渲染的实时拼接技术。其核心思想是基于地形动态载入技术,对地形可见部分实时载入、拼接和渲染。该方法解决了地形边界匹配的问题,使得缝合的地形不产生裂缝,实现自然还原。在PIV 2.2G、ATI 9550显卡、512MB RAM的硬件平台上,本技术可实现大约144平方公里的地形实时渲染。实现表明,该方法能够提高渲染速度,降低内存开销,适合于超大规模地形的实时可视化。此项设计也是游戏引擎中的一个功能模块。     

交互式动态体绘制及其加速算法

体绘制三维成象法是一门新兴的3D采样数据场可视化技术，在医学成象和科学可视化领域有着极为广泛的应用，但由于3D数据量大，其使用往往受到巨大计算开销的限制，因此很多研究人员致力于静态体绘制加速算法的研究，并解决医学图象三维可视化中三维体数据显示速度与成象质量问题，因而提出了一种交互式动态体绘制算法，即从任意的视点距离和视线方向进行动态编制，并在分析其算法复杂度的基础上，提出一种新的加速算法，同时使得动态体绘制过程几乎达到实时的效果，经验证，这种算法比标准算法快4～5倍。     

基于可形变自相关网络的图像篡改检测方法

基于深度学习的图像复制-粘贴篡改检测方法在特征提取过程中未考虑特征的空间排列,在小区域篡改样本下检测性能不佳。基于可形变自相关网络提出一种图像篡改检测方法。通过引入可形变卷积和多尺度空间金字塔,自适应地学习篡改目标的空间形变,同时通过构造自相关金字塔式特征层次结构,融合全局特征和局部特征以提升图像篡改检测性能。实验结果表明,该方法在公开的图像篡改检测基准上各项评测指标均优于对比方法,其精确率、召回率、F₁值较BusterNet 2019分别提高14.85、15.04、12.81个百分点,在小区域篡改样本下性能优势更为明显。     

Dynamic Sampling and Rendering of Algebraic Point Set Surfaces

Algebraic Point Set Surfaces (APSS) define a smooth surface from a set of points using local moving least‐squares (MLS) fitting of algebraic spheres. In this paper we first revisit the spherical fitting problem and provide a new, more generic solution that includes intuitive parameters for curvature control of the fitted spheres. As a second contribution we present a novel real‐time rendering system of such surfaces using a dynamic up‐sampling strategy combined with a conventional splatting algorithm for high quality rendering. Our approach also includes a new view dependent geometric error tailored to efficient and adaptive up‐sampling of the surface. One of the key features of our system is its high degree of flexibility that enables us to achieve high performance even for highly dynamic data or complex models by exploiting temporal coherence at the primitive level. We also address the issue of efficient spatial search data structures with respect to construction, access and GPU friendliness. Finally, we present an efficient parallel GPU implementation of the algorithms and search structures.     

端口故障粒度划分的虚通道动态分配式容错路由器设计

高可靠性是高性能片上网络路由器发展的重要方面,针对目前虚通道动态分配式路由器端口易发生故障的问题,提出了一种基于端口故障粒度划分的容错路由器设计。首先,结合虚通道动态分配方式的特殊性以及故障发生特性,建立了一种粒度划分的端口故障与拥塞预测模型;然后在此模型的基础上结合实时故障检测方法设计相关容错电路,增加邻端口共享模块,设计容错读写指针控制逻辑电路;最后依据设计的电路提出容错与拥塞缓解方案。实验结果表明,在各种端口故障模式下,该路由器均能保持较好的容错特性,性能衰减较小,并且具有较好的性能提升与面积开销比。     

Light Space Cascaded Shadow Maps Algorithm for Real Time Rendering

Owing to its generality and efficiency.Cascaded Shadow Maps(CSMs) has an important role in real-time shadow rendering in large scale and complex virtual environments.However,CSMs suffers from redundant rendering problem—objects are rendered undesirably to different shadow map textures when view direction and light direction are not perpendicular.In this paper,we present a light space cascaded shadow maps algorithm.The algorithm splits a scene into non-intersecting layers in light space,and generates one shadow map for each layer through irregular frustum clipping and scene organization,ensuring that any shadow sample point never appears in multiple shadow maps.A succinct shadow determination method is given to choose the optimal shadow map when rendering scenes.We also combine the algorithm with stable cascaded shadow maps and soft shadow algorithm to avoid shadow flicking and produce soft shadows.The results show that the algorithm effectively improves the efficiency and shadow quality of CSMs by avoiding redundant rendering. and can produce high-quality shadow rendering in large scale dynamic environments with real-time performance.