基于形状特征与变形保持的动态模型简化

提出了一种基于形状特征与变形区域保持的动态表面多分辨率模型生成方法.该方法使用了基于形状特征的二次误差度量来计算边折叠代价,可以较好的保持模型表面特征.在计算整个变形动画中累加的边折叠代价时,加入相邻帧之间的变形程度信息,以保持变形程度较大区域的细节特征.最后基于整体的边折叠顺序,对每一帧模型进行细微的调整,以得到视觉失真最小的简化网格.文中方法的效率较高,易于实现,并且可以在变形网格的任意帧上生成高质量的、保持良好细节特征的简化模型.     

基于GPU的球面深度图实时绘制

提出了一种GPU加速的实时基于图像的绘制算法.该算法利用极坐标系生成对物体全方位均匀采样的球面深度图像;然后根据推导的两个预变换公式将单幅球面深度图像预变换到物体包围球的一个与视点相关的切平面上,以生成中间图像;再利用纹理映射生成最终目标图像.利用现代图形硬件的可编程性和并行性,将预变换移植到Vertex Shader来加快绘制速度;利用硬件的光栅化功能来完成图像的插值,以得到连续无洞的结果图像.此外,还在Pixel Shader上进行逐像素的光照以及环境映射的计算,生成高质量的光照效果.最终,文章解决了算法的视点受限问题,并设计了一种动态LOD(Level of Details)算法,实现了一个实时漫游系统,保持了物体间正确的遮挡关系.     

基于自适应延迟切割的三角网格布尔运算优化

规则化的布尔运算被广泛应用在三维建模系统中.近年来,随着图形硬件的发展,基于三角网格的规则化布尔算法由于输出结果能直接被图形硬件处理,表现出了明显的优势.但是传统的算法由于采用CSG树局部评估策略,使得面片在相交测试中反复被切割,并且由于面片分类在切割后的模型之间直接进行,导致算法无法在保证鲁棒性的同时实现高性能.为了避免这些问题,本文呈现了一种CSG树全局评估算法来统一执行单次和连续布尔运算.算法由两部分组成：自适应的延迟切割和全局化面片分类.在自适应的延迟切割阶段,算法通过仔细处理多个三角面片相交导致的各种情况使得延迟切割被扩展到整个CSG树来避免由于面片的反复切割带来的数值误差累积并利用自适应的八叉树使得相交测试能在线性时间内完成.在全局化面片分类阶段,算法通过分治法使得分类始终在切割后的面片和原始输入模型之间进行来保证分类的精度;通过结合组分类策略和自适应的八叉树来进一步优化了分类性能。实验结果表明,本文提出的算法无论是在执行单次或连续布尔运算时都能在保证鲁棒性同时性能优于其他的算法,因此本文算法可广泛应用于交互式建模系统中,如数字雕刻、计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）等.     

图像抽象化的实时增强型绘制

现有的图像抽象化绘制算法主要采用基于图像分割或边缘保持的平滑滤波技术,导致所生成的抽象化图像经常存在明暗对比度较低、画质昏暗模糊、画面色彩表现力不强等问题,为此提出一种增强对比度的图像抽象化绘制算法.首先利用结构张量平滑技术生成光滑连续、显著特征保持的特征流场,然后基于该流场对图像进行沿边缘切向流方向的自适应平滑和沿梯度方向的对比度增强处理,最后使用改进的基于流场的双边滤波或者Kuwahara滤波算法实现图像抽象化的实时绘制.实验结果表明,该算法可显著改善已有抽象化方法的绘制质量,抽象化图像的边界特征明显增强,画质更清晰、层次感更分明.     

一种基于物理的雨打树枝动态仿真方法

提出了一种应用物理学原理的树枝和雨滴交互作用的真实感动态仿真技术.树枝和叶柄被描述为一种方便由4种弹簧控制的三棱柱弹簧模型(extended three-prism spring model,简称ETPSM).树枝、树叶的运动源于树枝系统与雨滴相互之间能量的双向转换.二者之间的交互作用可以通过一种高效的技术很好地模拟.该技术被专门设计用来模拟液体在具有亲水性的非刚体表面上运动.当雨滴撞击树枝后,树枝会发生震动与转动;雨滴会沿着树叶表面流动,合并成一个更大的雨滴或者悬挂在叶片边缘;当雨滴从树叶边缘落下后,树枝会弹起并恢复到原来的位置.实验结果表明,该技术能够高效、真实地仿真雨滴撞击树枝系统后的相互作用效果,同时可以简单而有效地模拟杆状物体在外力作用下的弹性形变,诸如旋转、震动等.     

Leaf movement simulation

This paper presents a method for the animation of leaf movement.Leaves are classified into two classes:moveable and non-moveable.For moveable leaves,their movements consist of two parts:leafstalk rotation and leaf surface rotation.For each rotation,a movement model was constructed and the movement was computed based on each model,respectively.The final leaf movements were obtained by superposition of these two rotations.The method‘s principle is simple and easy to use.     

基于有效裁剪被遮挡单元的非规则数据场体绘制算法

提出了一种被遮挡单元的裁剪算法,以加速非规则数据场的体绘制过程。在基于一组平行切割平面的体绘制方法上,新算法通过对图像不透明度缓冲区中的值进行求平均操作,并将所计算的结果存储在一个与不透明度缓冲区间同样大小的平均不透明度缓冲区中,使得只需根据每一数据单元重心投影点在平均不透明度缓冲区中的值,就可得到此数据单元的可见性,从而有效裁剪掉被遮挡单元,降低需处理的数据量,加速体绘制过程。     

细节高度复杂表面模型的视点相关渐进传输

针对细节高度复杂模型的特点,提出一种视点相关的渐进传输方法.根据人的视觉特征,算法将模型表示为多分辨率的四边形参数面片和表面法向细节纹理.该算法利用法向映射提高传输和绘制的效率,然后随着视点的变化动态细化和传输当前视点下轮廓部分的参数面片信息,从而最大限度地减少了模型传输时面片的数量.参数面片的结构规则,面片之间关联性低,因此能够按任意顺序高效地传输,从而实现真正的视点相关传输,并可以采用有效的编码方法对其结构和几何信息进行压缩.实验结果表明了该算法的有效性,特别适合于表面细节复杂的表面模型的交互传输和绘制.     

基于图像的实时漫游

提出了一个点和多边形模型混合的场影表达方式，从而实现了对复杂场景的视点不受限制的实时漫游。它从多幅带深度的参考图像出发，在预处理阶段区别对待场景中平面物体和曲面物体在参考图像中的对应像素。对于在参考图像所占区域较大的空间平面，用传统的多边形模型方式对其进行表达，试图恢复出其平面方程，然后通过采样密度比较和重采样过程，将该空间平面在所有参考图像中的出现合并成一个均匀采样的纹理图像；而对于空间曲面或在参考图像中所占面积较小的平面，使用点的形式对其进行表达，通过采样密度的比较去掉冗余的点，将保留下来的点按其空间位置进行聚类。同时，对于场景中那些不被所有参考图像所拍摄到而在漫游过程中可能形成空洞的部分，提出一个空洞预填补技术，在预处理阶段即对这类空洞进行填补，从而大大较少了漫游阶段出现空洞的几度。在漫游阶段则使用纹理映射和点Warping的方式进行绘制，以充分利用图形硬件的加速功能。     

基于色彩分布合成的交互式可视化方法

在科学计算可视化中,由于数据场的数据一般都比较庞大,使得成像速度较慢,阻碍了人对数据场进行高效的分析和理解.基于体绘制中色彩在虚拟面上分布合成的方法,本文提出一种交互式可视化方法.该方法通过虚拟面上保存的已有的图像信息,提供细化、强化和弱化三种手段在虚拟面上进行局部操作,使用户可以对感兴趣的部分进行快速方便的成像和分析,提高可视化的效率.