Pencil-like sketch rendering of 3D scenes using trajectory planning and dynamic tracking

Objective: We present a new non-photorealistic rendering method to render 3D scenes in the form of pencil-like sketches.Methods: This work is based on the observation that the dynamic feedback mechanism involving the human visual system and the motor control of the hand collectively generates the visual characteristics unique to hand-drawn sketches. At the heart of our approach is a trajectory planning and tracking algorithm that generate the sketch in multiple layers using a dynamic pen model. On each layer, a set of target strokes are generated from the silhouette lines, edges, and shaded regions which serve as the target trajectory for a closed-loop dynamic pen model. The pen model then produces the rendered sketch, whose characteristics can be adjusted with a set of trajectory and tracking parameters. This process continues in several layers until the tonal difference between the sketch and the original 3D render is minimized.Results: We demonstrate our approach with examples that are created by controlling the parameters of our sketch rendering algorithms.Conclusion: The examples not only show typical sketching artifacts that are common to human-drawn sketches but also demonstrate that it is capable of producing multiple sketching styles.     

基于GPU的JPEG压缩算法实现

图形处理器(Graphic Processing Unit),简称GPU,是针对多线程程序对吞吐量进行优化的处理器,在硬件设计上属于众核架构,非常适合于大规模并行计算任务。JPEG图像压缩作为计算密集型的矩阵数据运算,用GPU技术对JPEG算法进行实现,能充分发挥GPU的并行处理能力,极大提高编码效率。     

基于图像的铅笔画模拟绘制技术综述

铅笔画运用画笔在平面上表现出万物的形态、结构、色调、空间、位置、明暗,是造型艺术的基础,是科学、哲学、美学的世界。近年,随着计算机技术及软件技术的进步,铅笔画逐步走上了数字领域。从非真实感铅笔画绘制技术的研究现状出发,根据不同的分类方法分析目前铅笔画模拟绘制技术的优缺点,并对未来的研究方向进行展望。     

面向虚拟视点图像绘制的深度图编码算法

针对不同区域对绘制虚拟视点图像质量产生不同的影响,以及深度估计不准确导致时域抖动效应影响压缩效率的问题,提出了一种面向虚拟视点图像绘制的深度图压缩算法。通过彩色图像帧差、深度图边缘提取等相关处理过程,提取深度图的静态区域、边缘区域以及动态区域。对深度图边缘区域使用了较低的量化系数,以提高深度图边缘区域编码质量;根据深度图各个区域的编码模式特点,仅对部分编码模式而不是所有模式进行率失真优化搜索,以提高深度图的编码速度;对于深度图P帧的静态区域,合理地采用了SKIP模式,以消除由于深度估计算法的局限性导致时域抖动效应对深度图压缩的影响。实验结果表明,与传统的H.264编码方案相比,本文方案在传输码流大小基本不变的前提下提高了最终虚拟视点图像边缘区域的绘制质量,其余区域主观质量相近,而深度图编码时间则节省了约77～87%。     

三维可视化技术研究

三维可视化技术在医学及工业领域应用广泛。文章首先介绍了三维可视化技术的概念,分析了三维可视化技术的原理和关键算法,即面绘制、体绘制、点绘制算法;然后对三维可视化开发包VTK进行了介绍,并以Ray Casting算法为例给出了基于VTK的三维体绘制算法的实现过程;最后对三维可视化技术的发展趋势进行了展望。     

基于改进粒子群算法的体绘制传递函数设计

为降低体绘制过程中人机交互的复杂性,提出一种体绘制传递函数的自动设计方法.该方法把对传递函数的抽象评价转变为对绘制图像的显式评价,然后将传递函数的设计转变为一个多参数优化问题,并使用改进的粒子群算法进行自动寻优.图像的评价使用图像信息熵、差分熵、边界熵和主观评价的融合方法.针对粒子群算法易于陷入局部最优的缺点,结合遗传算法的思想对粒子群算法进行改进.该方法在体绘制应用中,具有更好的全局搜索能力和更高的收敛速度.实验结果表明,在一般体绘制应用中,本文的方法可以在1.0～2.0min内完成传递函数设计,实现用户满意的体绘制效果.     

Accelerating geospatial analysis on GPUs using CUDA

Inverse distance weighting (IDW) interpolation and viewshed are two popular algorithms for geospatial analysis.IDW interpolation assigns geographical values to unknown spatial points using values from ...     

基于VTK的虚拟心脏切面交互式可视化方法

为解决传统医学影像技术方向性单一的问题,满足临床医学从不同方位从整体或切面等多角度对器官组织进行观察分析的需求,提出了心脏核磁共振成像(MRI)数据的体可视化和任意角度切面的可视化方法.基于可视化工具包VTK,在VC6.0开发环境中,运用光线投射算法设计并实现了MRI羊心脏切片数据的三维体绘制,横断、冠状、矢状位置的标准切片、切面以及任意角度、任意位置切面的绘制技术.通过简单的鼠标操作就可以实时的对切面进行移动、旋转、缩放等交互操作.实验结果表明:该方法有助于医生从多个方位观察整体器官组织和切面形态.在疾病预防、医疗诊断、手术方案制定以及术后评价中具有较大的实用价值.     

基于GPU Raycasting算法的矢量/栅格混合绘制研究*

Raycasting体绘制算法由于成像质量高而被广泛应用于体数据的可视化,但当线、面表达的矢量数据和三维栅格表达的体数据同时绘制到同一场景时,由于绘制方法的差异会造成矢量和栅格数据空间遮挡关系不一致。在GPU实现Raycasting算法的基础上,通过矢量和栅格数据先后绘制,采用FBO离屏绘制等技术将矢量数据绘制到深度缓存纹理并在体绘制采样和融合中统一考虑矢栅颜色融合。实验结果表明,该算法在矢量数据非透明模式下能正确处理矢量栅格数据的混合绘制。     

针对全空子数据体的GPU体绘制方法

体绘制是三维数据可视化的主要方法之一。用于体绘制的数据体中包含有大量的空体素,导致光线投射算法进行没有意义的重采样计算,必然降低绘制算法效率。针对全空子数据体体绘制低效问题,本文提出基于GPU体高效绘制方法。利用八叉树数据结构组织数据,有效管理包含许多空体素的子数据体。通过绘制八叉树非全空叶子结点子数据体表面,使光线投射算法中起始和终止重采样位置更接近数据体中的可视部分,同时根据八叉树全空结点子数据体判定纹理查询结果,计算合适的跳跃步长,快速跳过八叉树中全空结点子数据体,减少无效重采样点。当数据体中空体素较多时,实现对原基于体包围盒表面绘制的GPU光线投射算法的加速。设计不透明度函数,凸显数据体中层位面,并将算法成功应用于地震数据可视化,取得很好应用效果。