艺术化立体图像的渲染

目前的艺术化渲染算法会使结果图像具有较强的随机性,因此无法直接应用于立体图像的渲染.文章针对虚拟三维场景,给出了一个通用的艺术风格立体图像的渲染框架.首先对单个物体渲染包括双眼视域范围的艺术风格图像,在投影过程中同时记录模型顶点对应的纹理坐标;然后将艺术风格图像映射到物体表面生成艺术化效果的三维模型;最后将艺术化三维模型直接投影到左右眼相机生成立体图像.为创建用于纹理映射的艺术化纹理图像,提出了在透视投影中颠倒像素遮挡关系的方法来获取模型的双眼视域范围图像.该文提出的艺术化立体图像生成方法不仅可保证双眼图像的一致性,而且具有良好的通用性,可适用于各类已有的艺术化渲染算法.     

基于两步法的交互式纹理映射研究

两步纹理映射方法将映射过程分解为S映射与O映射两步进行.针对两步纹理映射方法研究中复杂物体表面纹理映射时出现的变形问题,采用B样条曲面代替简单的中间映射媒介,用它近似地包裹在三维物体的外表面,将纹理通过某种方式映射到曲面上实现参数化.基于两步映射方法提出了一种交互式纹理映射的算法.该算法允许用户交互选择贴图范围,通过控制B样条曲面实现对映射效果的调整.实验结果表明,该算法可显著提高纹理映射质量,纹理贴图效果良好.     

基于OpenGL的曲面造型

对真实物体的三维复杂建模离不开曲面造型技术.介绍了贝塞尔曲面造型的算法原理及表面光照的处理方法,利用若干控制点就可以精确描述和调整一个曲面.应用OpenGL的建模函数预先对节点序列和控制点进行定义,由求值器计算曲面坐标并进行绘制.这种贝塞尔曲面造型技术要比用多边形逼近曲面的方法灵活、高效、节省内存.最后,在Vc 环境下通过该技术实现了对三维实例模型的建立,并加以光照和材质的渲染,具有一定的实际应用价值.     

基于结点调整B-spline曲面G1/G2的光滑拼接

文中提出了一种构造具有简单结点的B样条曲面G1/G2光滑拼接的方法。本方法根据B样条曲面达到拼接的条件,经过对原曲面和待拼接曲面的偏导曲线进行离散化处理和结点调整,将其转化为Bézier的表示方式。根据Bézier的拼接条件,获得B样条曲面间控制点的关系。最终实现B样条曲面G1/G2的光滑拼接。     

B样条驱动纹理生成的构造式信息隐藏

目的 传统构造式图像信息隐藏算法通常直接将图像空域特征与秘密信息关联,对算法的安全性造成威胁。因此,本文将曲线绘制函数与信息隐藏相结合,提出一种以B样条控制点为特征,在图像空域间接隐藏信息的算法。方法 算法主要分为信息隐藏及信息提取两阶段。在信息隐藏阶段,发送方首先通过选取初始控制点、仿射变换及B样条曲线绘制生成多条参考曲线,然后利用曲线控制点的位置隐藏信息,最后为图像填充颜色,即完成含密纹理图像的构造。在信息提取阶段,提取方根据纹理曲线和图像颜色获得含密曲线及参考曲线,经对照计算即可提取出秘密信息。结果 本算法具有较高的隐藏容量、鲁棒性和安全性。实验结果表明,由本文算法生成的800×800像素图像,其最高隐藏容量可达2870bits,分别是另两种典型构造式信息隐藏算法的6.7和3.4倍,且在质量因子为10的JPEG（joint photographic experts group）压缩攻击下的提取误码率可低至0,优于鲁棒较强的选择式信息隐藏算法LDA-DCT（robust coverless image steganography based on DCT and LDA topic classification）以及与之类似的构造式信息隐藏算法。同时,抗隐写分析检测实验表明,在隐藏容量小于250bits时检测误差趋近于0.5。结论 本文以B样条曲线控制点为特征,在纹理图像的绘制过程中隐藏信息,有效提高了传统构造式图像信息隐藏算法的安全性、隐藏容量和鲁棒性。     

误差可控的近似B样条曲面蒙皮算法

B样条曲面蒙皮是曲面造型中常用的一种造型方式,传统的蒙皮算法会导致最终的蒙皮曲面含有大量的控制点.在Piegl算法的基础上,提出一种更加高效且误差可控的近似蒙皮算法.对B样条基函数的最大值进行了更为精确的估计,并且充分利用B样条基函数的局部支撑性,尽可能多地删除相容性处理后B样条曲线的控制点,使得蒙皮算法更加有效.实验结果表明,在同样的误差范围内,文中算法可以比Piegl算法减少更多的控制点.     

计算机生成三维卡通溅水效果

针对手工绘制卡通溅水效果费时费力的问题,提出一个计算机自动生成的三维卡通溅水模型.首先构建溅水喇叭形曲面的母线方程,然后旋转得到溅水曲面,再根据手工绘制溅水的形状特征构建溅水的动态纹理并映射到溅水曲面上;空中零散水花则用少量控制点和样条曲线拟合其形状,然后分类布置在溅水曲面周围并用Billboard技术绘制各个水花.实...     

任意控制点的三维三次B样条曲线绘制系统

为了使B样条曲线得到更广泛应用和方便《计算机辅助几何设计》课程关于B样条曲线的可视化教学。用Matlab GUI编程设计了＂三维空间的三次B样条曲线绘制系统＂。此系统界面简洁,使用方便。可用键盘输入任意个控制点,也可用文件方式输入任意个控制点;用矩阵描述三维空间的三次B样条曲线方程,实现了快速计算并绘制出光滑的三次B样条曲线。     

一个用于立体卡通动画的流水模型

提出了一个用于立体卡通动画的流水模型.介绍了如何把手工绘制的卡通流水画面分解成不同的部分,从中提取流水序列的静态信息与动态信息.基于这些信息,建立了一个具有等级结构的模型.通过调整少量的控制参数,模型可以自动生成与手工绘制卡通流水风格一致的动画序列.一个重要的工作是把卡通流水模型扩展到三维,并在CAVE立体投影系统中生成立体卡通流水动画.     

自由曲面建筑外立面U型结构优化算法研究

为提升建筑外立面结构的稳定性,降低结构位移,研究自由曲面建筑外立面U型结构优化算法.按照B样条曲线与曲面理论,使用(2m-1)次周期参数化样条插值函数形成边界条件,生成自由曲面.利用梯度法基本方程计算控制点应变能和敏感度,建立变量优化方程计算建筑外立面U型结构应变能力、结构屈曲荷载等,使用推导应变能梯度表达式推导建筑外立面U型结构梯度数值,利用该数值调整自由曲面控制点坐标,实现自由曲面建筑外立面U型结构优化.实验表明,上述算法优化后的结构应变能对控制点变化的敏感度降低,稳定性提升;优化后的结构屈曲荷载因子增加明显,结构失稳率较低;缺陷数值为600时,优化后的结构位移比优化前缩短30cm,说明所提方法的优化效果较好.     

一种自动立体显示器立体对比度和视区检测方法

提出了一种基于CCD摄像头的自动立体显示器立体对比度和视区检测方法。首先，运用Direct3D API设计的计算机图形显示在自动立体显示屏上。然后，用一台CCD摄像头代替人的双眼接受立体视图。最后，根据算法提取数字图像的特征参数来计算说明自动立体显示器显示效果的立体对比度，并获得观看自动立体显示器的左右眼视区分布。实验结果表明，此方法能很好地检测自动立体显示器的立体对比度和左右眼视区。     

基于PC支持大屏立体显示的分布式系统

针对当前大屏幕立体显示系统价钱昂贵、基于PC构架的分布式系统在立即模式下实时性差的缺点,构建了基于PC支持大屏幕立体显示的分布式系统.该系统利用层次化软件设计方法,运用基于网络中断的通信方式.试验表明该方法大大降低了构建沉浸式虚拟环境的成本,实现在立即模式下实时漫游,在公共库平台的基础上很方便构建新的分布式系统应用,并且该系统基于当前流行的软硬件环境,系统的可扩展能力强,有较高的推广价值.     

A Single Image Representation Model for Efficient Stereoscopic Image Creation

Computer graphics is one of the most efficient ways to create a stereoscopic image. The process of stereoscopic CG generation is, however, still very inefficient compared to that of monoscopic CG generation. Despite that stereo images are very similar to each other, they are rendered and manipulated independently. Additional requirements for disparity control specific to stereo images lead to even greater inefficiency. This paper proposes a method to reduce the inefficiency accompanied in the creation of a stereoscopic image. The system automatically generates an optimized single image representation of the entire visible area from both cameras. The single image can be easily manipulated with conventional techniques, as it is spatially smooth and maintains the original shapes of scene objects. In addition, a stereo image pair can be easily generated with an arbitrary disparity setting. These convenient and efficient features are achieved by the automatic generation of a stereo camera pair, robust occlusion detection with a pair of Z‐buffers, an optimization method for spatial smoothness, and stereo image pair generation with a non‐linear disparity adjustment. Experiments show that our technique dramatically improves the efficiency of stereoscopic image creation while preserving the quality of the results.     

TORNADO: omnistereo video imaging with rotating optics

One of the key techniques for vision-based communication is omnidirectional stereo (omnistereo) imaging, in which stereoscopic images for an arbitrary horizontal direction are captured and presented according to the viewing direction of the observer. Although omnistereo models have been surveyed in several studies, few omnistereo sensors have actually been implemented. In this paper, a practical method for capturing omnistereo video sequences using rotating optics is proposed and evaluated. The rotating optics system consists of prism sheets, circular or linear polarizing films, and a hyperboloidal mirror. This system has two different modes of operation with regard to the separation of images for the left and right eyes. In the high-speed shutter mode, images are separated using postimage processing, while, in the low-speed shutter mode, the image separation is completed by optics. By capturing actual images, we confirmed the effectiveness of the methods.     

一种光栅普适的LCD多视点立体图像合成方法

多视点立体图像合成很大程度上取决于多视点立体显示设备的类型。当前,基于光栅的LCD多视点自由立体显示设备最为常见,但目前缺乏针对这类显示器的通用合成方法。因此,提出了一种通用的多视点立体视频图像合成新方法,主要分为子像素判断准则、各视点子像素的子采样、子像素排列合成三部分。该方法从原理上考虑了光栅LCD多视点自由立体显示的各种可能情况,具有普适性和实用价值。通过具体实例验证了所提方法的正确性和可行性。     

立体视频传输与再现研究*

在分析人的立体视觉原理基础上,设计了一种立体视频传输方案:用两个摄像头代替人的双眼采集远端场景,采用RTP传输两路视频,为了确保两路视频同步,提出了时间戳匹配算法.最后介绍了使用头盔显示器立体显示方法.     

Interactive stereoscopic displays

Interactive stereo displays allow for the existence of a natural interaction between the user and the stereo images depicted on the display. In the type of display discussed here, this interaction takes the form of tracking the user's head and hand/arm position. Sensing the user's head position allows for the creation of motion parallax information, an immersive depth cue that can be added to the binocular parallax already present in the display. Sensing the user's hand or arm position allows the user to manipulate the spatial attributes of virtual objects and scenes presented on the display, which can enhance spatial reasoning. Moreover, allowing the user to manipulate virtual objects may permit the creation of a sense of spatial relations among elements in the display via proprioception, which may augment the two parallax cues. The congruence among binocular parallax, motion parallax, and proprioception should increase the sense of depth in the display and increase viewing comfort, as well as enhance the ability of our intuitive reasoning system to make reasoned sense out of the perceptual information. These advantages should make interactive stereo displays, which may be classified as a form of cognitive enhancement display, the display of choice in the future.     

基于OSG的电子沙盘系统的研究与实现

结合“山西省水利工程规划电子沙盘”实例提供了一种基于开源跨平台三维渲染引擎OSG的电子沙盘系统开发方案,并对其中场景结构的组织和管理、大地形建模和立体显示等关键技术展开了研究.分析了地形建模工具VPB的工作机理及生成IVE模型的分页细节层次结构,提出了一种模拟飞行的场景切换模式的实现方法.所开发出的系统具有海量模型库迅速加载、矢量文字图片显示、多种场景漫游方式并存等特点,对于工程实践有一定的指导意义.     

基于立体折反射全向成像的柱面全景深度估算

针对立体视觉原理的新型立体折反射全向成像系统结构设计和面向立体柱面全景像对的局域灰度相关对应点快速匹配算法,从捕获的全向市体影像中提取有效深度信息,用于辅助全向视频分析处理中的对象检测和跟踪.采用单相机和两个不同参数的抛物面型反射镜构造了一种共轴结构的折反射全向立体成像装置,捕获的存在一定视差的原始全向立体像对被投影展开为立体柱面全景像对,而后通过特定对应点匹配算法提取稠密的深度信息.对应点匹配算法采用局部区域灰度相关的算了,并充分利用了双向匹配和柱面全景的外极线约束来提高匹配的速度和准确度.仿真实验有效恢复了场景深度信息,证明了整套装置结构设计及深度估计方法的有效性.     

改进型SIFT立体匹配算法研究

针对机器人视觉系统立体匹配中存在的匹配重复或错误等问题,提出了一种基于尺度不变特征变换（Scale Invariant Feature Transform,SIFT算法）和余弦相似度匹配规则的立体匹配方法。该方法以左、右两幅图像中特征向量较多的图像作为基准匹配图像,另一幅图像作为待匹配图像;再由二者的特征向量之间的余弦相似度所建立的匹配规则进行立体匹配。实验结果表明,改进型立体匹配方法有效地降低了匹配错误或重复比,具有较强的鲁棒性,匹配效果较佳,更加有利于机器人视觉系统的三维重建与定位。