基于3D-LBM的多相流快速模拟

对于流体和其他物体的交互, 提出了一种基于Lattice Boltzmann的建模和绘制方法。针对固、液交互提出了外力叠加机制, 考虑了障碍物对流体的单向作用; 在液、液交互时考虑了两种液体的相互作用力。采用GPU硬件加速技术对LBM算法进行了加速, 并采用基于屏幕空间的绘制技术对流体表面进行了绘制。实现了两种不相溶液体交互, 以及液体与固体交互场景的模拟。     

基于粒子系统的书法书写仿真系统

水墨风格渲染是非真实感渲染的一个研究分支.利用CPU、GPU配合实现的粒子系统,结合纹理融合技术来实现书法书写字迹仿真.利用鼠标实现用户交互,鼠标按键、位移方向和位移速度控制墨滴的走向,实现了书法书写的仿真.系统采用实时渲染方式,用户可根据需要对场景和系统进行配置并实时调整视角和缩放.实验表明运算速度能够满足交互系统的实时性需求.     

直接体绘制中交互显示控制技术研究

针对直接体绘制中的交互显示控制问题,在深入分析交互显示控制中的颜色控制、Alpha控制和区域控制方法的基础上,结合等值面提取与绘制方法的特点,提出了一种基于直方控制的类等值面交互显示控制方法,该方法通过用类似窄直方图的Alpha折线控制体数据的透明度从而实现类似等值面的显示。试验表明该方法不仅能够有效模拟等值面绘制效果,而且在等值面值变化时效率较等值面算法大大提高,能够有效满足实时性要求。     

基于图象的交互绘制和数据压缩

体数据的绘制速度是交互可视化的瓶颈。将基于图象的绘制方法和传统的体绘制方法相结合,提出了一个新的基于图象的快速图形图象绘制系统,大大提高了体数据交互可视化的速度。该方法首先用传统的体绘制方法得到一列采样图象,然后根据图象间象素的冗合性,通过Ｗａｒｐｉｎｇ变换压缩数据,由压缩后的数据Ｗａｒｐｉｎｇ生成任意视点的视图。为了进一步提高计算速度,给出了递推Ｗａｒｐｉｎｇ变换计算流程。     

体绘制的任意曲面切割方法

为了在体绘制的过程中,响应用户的实时交互以及对体数据进行切割。论文提出了一种预计算外部轮廓,基于ConstructiveSolidGeometry(CSG)的方法来进行切割的方法。预先计算的外部轮廓在整个体绘制过程中完成界定体元绘制的边界和进行切割交互的功能,因此提高了体元绘制和切割的效率。引入外部轮廓几何体之后,采用基于CSG的方法来进行交互式切割,保证了原有外部轮廓和切割体各自内部的拓扑关系。最后,通过对纹理坐标的实时计算,实现3D纹理的映射。论文借助于现有可编程图形流水线的功能实现该方法,完成了高效率的实时交互和绘制。     

大规模复杂场景交互绘制技术综述

大规模复杂场景的快速绘制是虚拟现实、实时仿真和三维交互设计等许多重要应用的底层支撑技术,也是诸多研究领域面临的一个基本问题.随着近几年三维扫描和建模技术的飞速发展,三维场景的规模和复杂度不断增大,大规模复杂场景的交互绘制受到了国内外研究者越来越多的重视并取得了一系列研究成果.首先简要回顾了大规模复杂场景交互绘制的研究进展情况;然后通过对其中涉及的主要关键技术进行总结分析,并对国内外典型的绘制系统进行比较和分类,阐述了大规模复杂场景交互绘制的主要研究内容,给出了大规模复杂场景交互绘制系统所应包含的基本组成部分和一般框架;最后对今后的发展方向做出了展望.     

基于可编程流水线的水墨画效果实时绘制

为了提高对三维模型进行实时水墨渲染的效率,同时扩展水墨效果在计算机动画中的应用,利用先进的可编程图形流水线技术,结合多种纹理贴图技术,边缘评估算法,多种图像空间内的后期处理算法,实现了水墨风格生物动画的高效率实时渲染.用户可根据需要对场景和系统进行配置并实时调整视角和缩放.实验结果表明,运算速度能够满足交互系统的实时性需求.     

森林场景的钢笔风格化实时绘制技术*

在大型复杂场景绘制关键技术研究项目中,通过把复杂场景绘制与调度技术,如Slicing、MMI、层次图像缓存和基本布告板等大场景实时加速绘制技术的多层次绘制方法,融合到非真实感绘制技术中,以提高系统面对复杂场景的实时绘制能力。最后实现了对森林等大型场景的钢笔画绘制,借助非真实感绘制技术中基于图像空间的生成方法,利用各种不同大小及形状的笔画实现了艺术化森林场景实时交互绘制。提出了植物多层次钢笔风格化渲染算法。     

硬件加速的大数据量自适应体绘制

利用树形结构和纹理映射技术,在普通微机上实现对大数据量体数据的实时交互.依靠八叉树结构和显卡的硬件加速功能,将体数据划分为不同精度的数据块,打破了大数据显示时显存与内存间容量和带宽的限制,通过交互策略动态遍历该树,实现对大数据量体数据多精度的绘制.实验结果表明,文中方法在普通微机上可以大于10帧/s的速度交互操纵GB级以上的体数据.该方法可有效地降低体绘制对于硬件的需求,使得在较低配置下对其交互成为可能.     

基于图形硬件加速的体绘制关键技术综述

随着近年来计算机图形硬件性能的不断提高,利用硬件来实现体绘制过程中的某些环节以获取交互的绘制速率变为可能,并逐渐成为目前的研究热点。从体绘制的分类、明暗处理、重构、体积裁剪等4个角度对基于图形硬件加速的体绘制方法进行了分类综述,介绍了各种关键技术的研究进展和典型算法,并讨论了各自特点及其相互联系。     

Partitioning and Handling Massive Models for Interactive Collision Detection

We describe an approach for interactive collision detection and proximity computations on massive models composed of millions of geometric primitives. We address issues related to interactive data access and processing in a large geometric database, which may not fit into main memory of typical desktop workstations or computers. We present a new algorithm using overlap graphs for localizing the "regions of interest" within a massive model, thereby reducing runtime memory requirements. The overlap graph is computed off-line, pre-processed using graph partitioning algorithms, and modified on the fly as needed. At run time, we traverse localized sub-graphs to check the corresponding geometry for proximity and pre-fetch geometry and auxiliary data structures. To perform interactive proximity queries, we use bounding-volume hierarchies and take advantage of spatial and temporal coherence. Based on the proposed algorithms, we have developed a system called IMMPACT and used it for interaction with a CAD model of a power plant consisting of over 15 million triangles. We are able to perform a number of proximity queries in real-time on such a model. In terms of model complexity and application to large models, we have improved the performance of interactive collision detection and proximity computation algorithms by an order of magnitude.     

体绘制技术在医学可视化中的新发展

科学计算可视化体绘制算法能反映出体数据的内部信息，在医学，它已经从辅诊断发展成为辅助治疗的重要手段，体可视化技术是医学可视化的重要研究内容，其处理过程包括体数据的获取，模型的建立，数据的映射，绘制等操作，该文介绍了医学可视化中常使用的几种光照模型，针对基于图象空间和对象空间两种体绘制算法，介绍了它们的基本思想方法，并详细阐述了在近期的主要加速技术和提高图象质量方法的新进展，最后给出了实验数据和结论。     

Hybrid Geometric — Image Based Rendering

We present a Hybrid Geometric‐Image Based Rendering (HGIBR) system for displaying very complex geometrical models at interactive frame rates. Our approach replaces distant geometry with a combination of image‐based representations and geometry, while rendering nearby objects from geometry. Reference images are computed on demand, which means that no pre‐processing, or additional storage are necessary. We present results for a massive model of a whole offshore gas platform, to demonstrate that interactive frame rates can be maintained using the HGIBR approach. Our implementation runs on a pair of PCs, using commodity graphics hardware for fast 3D warping.     

Survey of semi-regular multiresolution models for interactive terrain rendering

Rendering high quality digital terrains at interactive rates requires carefully crafted algorithms and data structures able to balance the competing requirements of realism and frame rates, while taking into account the memory and speed limitations of the underlying graphics platform. In this survey, we analyze multiresolution approaches that exploit a certain semi-regularity of the data. These approaches have produced some of the most efficient systems to date. After providing a short background and motivation for the methods, we focus on illustrating models based on tiled blocks and nested regular grids, quadtrees and triangle bin-trees triangulations, as well as cluster-based approaches. We then discuss LOD error metrics and system-level data management aspects of interactive terrain visualization, including dynamic scene management, out-of-core data organization and compression, as well as numerical accuracy.     

网络环境下基于外存的大规模流程工厂模型交互绘制

现有的基于网络的远程绘制系统在绘制过程中对网络带宽和时延具有较强的依赖性,为了获得较高的绘制速度,需要耗费大量的预处理时间和存储空间.针对网络环境下模型的设计校审工作对预处理时间、绘制速度和图像质量的实际需求,提出一种基于外存的大规模流程工厂模型交互绘制算法.绘制前,首先从服务器端获取模型的几何参数和拓扑信息;然后根据流程工厂模型特征,在客户端以设备和管线为基本单位组织外存数据,采用体元合并的方法快速完成模型层次细节的计算和存储.分析了校审内容和校审人员的运动习惯,并将其与基于视点可见性的预取算法相结合,在本地实现外存数据的高效预取,且绘制过程中无需传输模型面片信息.实验结果表明,文中方法在普通PC机上能够将具有21 M左右面片模型的预处理时间控制在5 min以内,在保证校审所需图像质量的前提下取得平均30帧/s的平稳帧速,且绘制过程不依赖网络带宽和时延.     

GPU Shape Grammars

GPU Shape Grammars provide a solution for interactive procedural generation, tuning and visualization of massive environment elements for both video games and production rendering. Our technique generates detailed models without explicit geometry storage. To this end we reformulate the grammar expansion for generation of detailed models at the tesselation control and geometry shader stages. Using the geometry generation capabilities of modern graphics hardware, our technique generated massive, highly detailed models. GPU Shape Grammars integrate within a scalable framework by introducing automatic generation of levels of detail at reduced cost. We apply our solution for interactive generation and rendering of scenes containing thousands of buildings and trees.     

多分辨率BSP树的生成及应用

CAD和科学可视化应用要求能够让用户对复杂场景进行交互式显示或者处理,因此,多细节层次技术被广泛应用于图形系统中以提高处理效率.通过构造一种新的BSP(binaryspacepartitioningtree)树形式来加速多细节层次模型的绘制,这种技术已成功地应用于所开发的多分辨率模型编辑系统.同时,详细描述了新的BSP树结构的构造和绘制过程.     

光线投射算法中重采样的设计和实现

体绘制技术在医学成像和科学可视化领域有着极为广泛的应用，但由于其巨大的计算开销，限制了其实时动态体绘制的应用，因此许多研究人员致力于静态体绘制加速算法的研究，为了提高体绘制速度。分析了三维规则数据场重采样的原理。光线投射算法中对3D数据场重采样的实现方法；根据具体重建对象，提出了在3D数据场重采样中采用球形包围盒的方法，给出了人体头部和眼球的三维可视化结果，实验表明：这种算法能有效地减少重采样的计算量，并使求交计算更加简单。     

面向网格的可视化系统研究

科学计算可视化是数据和计算密集型应用，传统上常使用并行方法处理．随着计算机硬件性能的提高和网络技术的进步，主流并行可视化平台从高端并行机逐渐转变为PC集群和联网PC并始面向互联网获取资源和提供服务，格作为面向互联网的分布式计算方式，它的出现拓展了可视化应用的资源利用和服务提供范围，促生了可视化领域的一个新研究点：面向网格的可视化．介绍了面向网格的可视化的研究内容、研究现状以及一个基于Java的面向网格可视化系统原型GVis．     

3DIVE: An Immersive Environment for Interactive Volume Data Exploration

This paper describes an immersive system,called 3DIVE,for interactive volume data visualization and exploration inside the CAVE virtual environment.Combining interactive volume rendering and virtual reality provides a netural immersive environment for volumetric data visualization.More advanced data exploration operations,such as object level data manipulation,simulation and analysis ,are supported in 3DIVE by several new techniques,In particular,volume primitives and texture regions ae used for the rendering,manipulation,and collision detection of volumetric objects;and the region-based rendering pipeline is integrated with 3D image filters to provide an image-based mechanism for interactive transfer function design.The system has been recently released as public domain software for CAVE/ImmersaDesk users,and is currently being actively used by various scientific and biomedical visualization projects.