基于层次多项式纹理的实时草地绘制

根据草的几何结构复杂性和材质的漫反射特性,提出层次多项式纹理(layered polynomial texture,简称LPT)来表示草,可以高效真实地实现这个目标.LPT是一个五维纹理,每一个纹理单元是一组多项式系数,记录分布在多层像素的不同光照方向下亮度的拟合信息,用于在绘制时计算出纹理像素的颜色.把草表示成3个沿已知视线方向的LPT,然后基于Wang Tile的LPT合成方法生成拼图块,再映射到地面上得到草地,从而获得动态光照环境下草地的实时绘制.实验结果表明,LPT的存储量小,运算代价低,而且LPT能推广到树的表示,也可以实现树的动态阴影效果.     

基于自适应八叉树划分的高精度四面体可视化

利用八叉树结构将四面体数据转化为规则网格数据,能有效提高系统的交互性能.八叉树的划分层次越高,绘制效果越好,但数据的存储空间以及处理时间也将大幅增多.提出自适应的规则化表示方法来构建八叉树结构,改进原有的单一采样策略,并结合深度信息将采样结果转换成适用于GPU的八叉树纹理结构.然后采用光线投射算法来对体数据进行绘制,根据各区域深度不一的特点,提出了变步长的采样绘制策略.实验结果表明,本文方法降低了数据的空间存储量和处理时间,同时在绘制质量、绘制效率方面都得到了较大提高.     

多棵树木快速绘制技术的研究

树木快速绘制技术研究一直以来都是计算机图形绘制的一个热点领域,因为树木复杂的细节结构使其在绘制上存在着相当大的困难。提出了一种基于动态impostor技术的树木绘制方法,不仅可以快速地绘制树木,而且具有较高的真实感效果。这种方法通过纹理映射创建绘制所需要的impostor平面;并且利用存点的思想,建立新树从而完成多棵树木的快速绘制工作;一旦参考视点发生移动,就可以根据误差来决定是否动态更新impostor平面的内容。     

同心拼图中基于狭缝图像段的近似深度矫正

提出了一种对同心拼图进行近似深度矫正的新方法－基于狭缝图像段的自顾不暇正。该方法通过对狭缝图像分段映射来对同心拼图进行矫正,合成畸变较小的结果图像;定义了狭缝图像的相似关系,通过两条相似狭缝图像之间的匹配,选择最佳的分段映射规则;并描述了为实现此目的而进行的场景采样方法,完成了从采样到矫正、绘制的整个流程。与现有的其它同心拼图矫正方法相比,本方法具有适用范围更广,矫正效果更好的优点。     

基于动态Impostor技术的树木快速绘制方法

树木快速绘制技术研究一直以来都是计算机图形绘制的一个热点领域,因为树木复杂的细节结构使其在绘制上存在着相当大的困难.提出了一种基于动态impostor技术的树木绘制方法,不仅可以快速地绘制树木,而且具有较高的真实感效果.该方法首先基于树木模型进行平面投影去创建impostor平面,然后将纹理映射到已经创建好的impostor平面上,最后通过绘制impostor纹理平面形成树木图像.当参考视点移动时,可以根据误差来决定是否动态更新impostor平面的内容.     

基于simplex噪声的实时火焰绘制

本文提出了一种基于simplex噪声的游戏中高效率火焰的绘制方法。其基本思想是,在光线行进过程中,将火焰的轮廓纹理绕y轴旋转一周获得基本的火焰形状,并用simplex噪声扰动来实现动态的火焰效果。当火中有其他物体时,场景的深度信息被事先存储在一张深度纹理中,并在光线行进过程中将采样点的深度与场景的深度进行比较,作为光线行进终止的条件;因为采样点的不连续性,会在火与物体相交处出现带状分层现象,本文采用了"多采样一次"来解决这一问题。另外,本文通过对顶点位置进行偏移,实现了简单的受风影响的火。最后,本文给出了火海的绘制方法。     

基于2D多纹理映射的三维医学图像体绘制技术的改进

提出了一种基于寄存器合成器和多纹理（Multi—Texture）的体绘制方法，它能够进行三线性插值采样，并且能够使用近似归一化的插值梯度进行明暗处理。     

基于动态纹理技术的实时森林绘制

研究实时绘制森林动态场景问题,由于森林形状复杂,实时性差,针对风力作用下的大规模森林动态场景,提出图像变形方法和动态纹理技术的森林绘制方法。使用二维图像变形技术实现树木图像在风力作用下的变形;通过将树木变形结果预计算为复合纹理,减少渲染时计算量;在实时渲染过程中,根据当前风力,选择最相近的纹理内容,通过使用动态纹理技术实时更新至Billboard;并结合顶点偏移法一起实现树木模型在风力作用下的动态运动;为加速绘制效率,利用图形硬件加速复合纹理的选择和Billboard的顶点计算。对于上万株规模的动态森林场景,通过改进方法可以实现实时绘制。     

条纹理映射

提出一种新的基于图像绘制的方法，能高效地利用图形硬件进行加速，避免成像过程中烦人的空洞填补计算,高质量地反映物体表面的三雏凹凸细节及视差变化．该方法首先为源深度图像中每个像素生成一个条状的纹理(条纹理)，即根据一个像素及其邻近像素的深度值，沿着深度方向为该像素插值生成多个具有不同深度值的点，它们一起构成谊像素的条纹理；然后，绘制时利用图形硬件的纹理映射直接处理这些条纹理.由于各个像素的条纹理的集合可以构成源场景的近似连续三维表示,从而大大增强了源深度图像表达三维模型细节的能力，而且成像时不必进行空洞填补的计算.与已有的同类方法相比，新方法的空间需求小，成像速度快，并且成像质量很高．     

基于分类及环境特征的树木真实感绘制

生成高度真实感的虚拟自然场景一直是图形学研究领域中的一个富有挑战性的难题.作为自然场景的重要组成部分,树木的真实感模拟也得到人们的广泛重视.树木种类繁多,形态各异,复杂的结构使其无论在造形、存储还是在绘制上都存在着相当的困难.针对不同的环境特征和不同类型的树木,根据它们的具体特点需采用不同的绘制手段.对于阔叶树,采用基于OpenGL的深度缓存阴影生成算法;对于针叶树,则采用结合光线跟踪和纹元(texel)绘制的技术;而对于距离视点比较远的树,采用的是体纹理映射(volumetrictexturemapping)的方法.实践证明,这几种绘制技术基本上可以满足各种不同类型场景的树木的绘制要求.     

Fast display of large‐scale forest with fidelity

We propose a new hierarchical representation for a forest model, namely hierarchical layered depth mosaics (HLDM). Each node in the HLDM comprises a number of discrete textured quadrilaterals, called depth mosaics (DMs). The DMs are generated from the sampled depth images of the polygonal tree models. Meanwhile, their textures are compressed by a new approach accounting for occlusion. Our rendering procedure traverses the HLDM and renders the appropriate nodes according to a view‐dependent selection criterion. A blending scheme is adopted to mitigate the visual ‘popping’ caused by the transition of levels of detail. The experiment demonstrates that the viewer could interactively walk or fly above the forest with fidelity. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

快速3维坐标变换的绘制算法

目的 基于深度图的绘制(DIBR)是一种新型的虚拟视点生成技术,在诸多方面得到了广泛的应用。然而,该技术还不能满足实时性的绘制需求。为了在保证绘制质量不下降的前提下,尽可能地提高绘制速度,提出了一种高效的3D-Warping(3维坐标变换)算法。方法 主要在以下3个方面进行了改进:1)引入了深度—视差映射表技术,避免了重复地进行视差求取操作。2)对深度平坦的像素块进行基于块的3D-Warping,减少了映射的次数。对深度非平坦像素块中的像素点采取传统的基于像素点的3D-Warping,保证了映射的准确性。3)针对两种不同的3D-Warping方式,分别提出了相应的插值算法。在水平方向上,改进的像素插值算法对紧邻插值和Splatting(散射)插值算法进行了折中,只在映射像素点与待插值像素点很近的情况下才进行紧邻插值,否则进行Splatting插值;在深度方向上,它对Z-Buffer(深度缓存)技术进行了改进,舍弃了与前景物体太远的映射像素点,而对其他映射像素点按深度值进行加权操作。结果 实验结果表明,与标准绘制方案的整像素精度相比,绘制时间平均节省了72.05%;与标准绘制方案的半像素精度相比,PSNR平均提高了0.355dB,SSIM平均提高了0.00115。结论 改进算法非常适用于水平设置相机系统的DIBR技术中的整像素精度绘制,对包含大量深度平坦区域的视频序列效果明显,不但能够提高绘制的速度,而且可以有效地改善绘制的客观质量。     

面向装配的飞行器超大模型实时可视化技术

针对飞行器大数据量CAD模型实时绘制困难的问题,提出一种LOD自动批处理生成以及实时自适应绘制方法.以零部件为处理对象以保留装配树信息,结合模型分割完成超大模型简化,并根据计算机存储能力、实时绘制能力以及CAD模型特点,实现了定量的LOD自动批处理生成;以精确遮罩查询为基础,根据计算机实时绘制负载和CAD模型面片密度,动态地调整LOD精度等级,使得各个模型的精度基本一致,避免了传统算法的弊端,实现了LOD实时自适应绘制,并进行了优化.实验结果表明:采用文中技术处理千万级三角面片的模型约1h完成LOD生成,并可在普通计算机上实现实时的自适应绘制.     

基于视点互信息的树叶实时简化方法

三维树木模型在虚拟地理环境, 三维城市场景等领域中应用广泛, 但由于树木中包含丰富的几何信息, 难以对大规模的森林场景进行有效的渲染. 为此我们设计了一种基于视点互信息(Viewpoint Mutual Information, VMI)的树木实时简化方法. 在预处理中按照树枝间的拓扑关系将树木划分为具有父子关系的节点, 然后根据VMI计算每片树叶在多个视点下的平均重要度并以此对树叶进行排序, 重要程度较小的树叶在简化过程中将会被优先删除. 实时简化过程中, 我们提出了一种视点依赖的简化方法, 大大降低了需要渲染的数据量. 为了提高渲染森林场景时的性能, 我们使用了多种渲染优化措施以避免不必要的细节层次(Level Of Detail, LOD)切换.     

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。     

基于自适应布告板的三维树木表达方法

植被、地形以及人工建构筑物是三维虚拟地理场景可视化表达的基本内容,树木是植被的主要组成部分.由于树木自然形态的复杂性,其真实感表达非常困难.基于几何模型的树木表达可以产生逼真的细节,但场景实时渲染具有巨大的计算负担,而基于纹理的简化模型在真实感表达上有所欠缺,但具有更好的渲染性能.如何兼顾场景渲染效率与视觉真实感受一直是树木三维可视化表达的研究热点.本文提出一种基于自适应布告板的三维树木表达方法,该方法在通常的平面布告板方法基础上,根据视点与布告板的相对位置关系,从预先获得的多张树木影像中选取最符合视点与树木相对位置关系的影像作为树木纹理渲染于该布告板上,实现了布告板纹理的动态调整,使得不同视点下的树木渲染效果尽量接近真实,同时也具有布告板的渲染性能优势.本文基于WebGL在浏览器中构建了一个三维场景,其中包含若干树木模型.实验结果表明本方法在表达树林时,在浏览器这样的低渲染计算能力环境下也能取得可接受的渲染性能与表达效果.     

一种实现森林场景漫游的几何与图像混合绘制方法*

提出了一种基于粒子系统和Particle System API的景物模拟方法,并采用Line方式取代传统的Point方式渲染粒子,结合纹理映射方法实现了多种喷泉模拟。实验证明用该方法模拟喷泉效果比较真实,速度快,在普通微机上可以得到令人满意的效果。     

适应于体绘制技术的三维有限元网格剖分

有限元分析结果的体绘制为有限元分析提供了直观、有效的方法，但有限元网格在几何上的复杂性以及拓扑上的非结构化给值接利用传统的绘制技术带来困难，这篇文章首先给出了将三维有限元网格剖分成四面体网格的方法，然后，为了便于体绘制，将网格进一步剖分成不包含空洞的凸网的集合，剖分过程用ＢＳＰ树表示，以便实现任意有限元网格的深度排序，而ＢＳＰ树的结点数不超过网格相邻边界面之间二面角小于１８０℃的角的总数，同时给出     

On-line Free-viewpoint Video： From Single to Multiple View Rendering

In recent years, many image-based rendering techniques have advanced from static to dynamic scenes and thus become video-based rendering （VBR） methods. But actually, only a few of them can render new views on-line. We present a new VBR system that creates new views of a live dynamic scene. This system provides high quality images and does not require any background subtraction. Our method follows a plane-sweep approach and reaches real-time rendering using consumer graphic hardware, graphics processing unit （GPU）. Only one computer is used for both acquisition and rendering. The video stream acquisition is performed by at least 3 webcams. We propose an additional video stream management that extends the number of webcams to 10 or more. These considerations make our system low-cost and hence accessible for everyone. We also present an adaptation of our plane-sweep method to create simultaneously multiple views of the scene in real-time. Our system is especially designed for stereovision using autostereoscopic displays. The new views are computed from 4 webcams connected to a computer and are compressed in order to be transfered to a mobile phone. Using GPU programming, our method provides up to 16 images of the scene in real-time. The use of both GPU and CPU makes this method work on only one consumer grade computer.     

真实感树木绘制技术研究

真实感树木绘制技术的研究是计算机真实感图形学的一个热点领域,因为树木复杂的细节结构使其在绘制上存在着相当大的困难.主要讨论了真实感树木的绘制方法,对国内外在该领域的工作成果进行了较为系统的介绍,并对各种绘制方法的优缺点进行了分析,最后展望了该技术的发展.