动态3D虚拟场景并行化光线跟踪加速结构设计

为提高光线与虚拟场景几何面片求交的计算效率,提出一种基于混合模式的空间加速结构。该方法改进传统的层次包围盒,把细分层次包围盒与空间均匀网格划分相结合,实现了可并行的混合空间加速设计。此外,把帧间可重用的数据抽取至数据缓存,建立多几何群组的加速结构共享,实现了光线跟踪算法的并行优化。实验证明,该混合加速结构能有效加快光线跟踪的光线场景求交判断速度,快速实现光线跟踪并行化计算。     

基于相交度比的无线传感器网络迭代定位算法

为提高免测距无线传感器网络节点定位算法的性能,针对免测距定位算法利用最小跳路径距离替代节点间欧氏距离,和信标节点近似共线引入较大定位误差的缺陷,提出基于相交度比的无线传感器网络迭代定位算法,首先利用定位单元拓扑分布质量函数选择1-跳邻居参考节点,组成高质量的定位单元;其次采用基于相交度比的距离计算估计距离精度;最后采用双曲线定位方法减少误差.仿真结果表明,在节点均匀随机部署,非均匀C-型分布的网络场景中,与DV-Hop、Amorphous等已有改进算法相比,新算法具有更小的定位误差,可提供更加精确的传感器节点位置.     

动态栅格划分的光线追踪场景绘制

针对利用光线追踪方法进行真实场景绘制过程中计算量过于复杂的问题,提出了一种根据空间内部图元分布情况进行动态栅格划分的方法,节省了那些并无成效的栅格划分所引起的多余计算量.该方法首先将模型所在的空间进行一次均匀栅格划分,计算出每个栅格中图元的数量;判断栅格中的图元数量是否达到该栅格的饱和状态,若达到了该状态,那么就停止该栅格的划分,反之对该栅格进行再一次的均匀划分,直到它子栅格的图元数量到达饱和状态为止,得到最后的栅格树.在处理光线-图元相交过程中,对该栅格树进行遍历,直到检测到光线与离视点最近的图元相交为止.该方法在各种模型上通过对比实验结果表明,性能比传统均匀栅格方法提高了60%左右.     

动态预测的网格调度算法

针对网格环境下计算节点的自治性、异构性、动态性、分布性等特征,提出了一种基于动态修正预测的调度算法.该调度方法依据历史教据和最近访问过的计算节点的性能,网络通信延迟等信息,形成经验规则并根据其进行计算,预测计算节点的将采性能,并通过使用动态修正有效降低预测误差,将任务提交给轻负载或性能较优的计算节点完成.实验结果表明,该方法不但可以有效减少不必要的延迟,而且在任务响应时间、任务的吞吐率及任务在调度器内等待被调度的时间方面比随机调度等传统算法要优.     

自组网中基于定位信息的多径路由算法

针对移动自组网中,网络节点的移动性和拓扑结构的易变性,提出了一种基于位置信息的节点不相交多路径路由算法(GNDMR).该算法利用网格中节点的地理信息,选择稳定的节点不相交多路径路由,有效减少了路由发现泛洪的频率和网络开销,并对该算法基于相似性因子进行了优化(GNDMR-OP),同时通过选择与最短路径相似的不相交路径的优化方法,在增加路径可靠性的同时也减少了分组传输的端到端时延.仿真结果表明,该算法采用的节点不相交路由有着良好的可靠性,GNDMR和GNDIVIR-OP的性能超过了单路径路由协议(AODV)和节点不相交多路径路由协议(NDMR).     

快速百分比靠近软阴影绘制算法

为了在较低的时间开销下生成高质量的软阴影,提出一种快速的百分比靠近软阴影（percentage closer soft shadows,PCSS）绘制算法。该算法基于百分比靠近软阴影算法,首先使用多尺度阴影图技术对阴影图进行预处理,同时去除其中对阴影图查询贡献较小的像素,降低预处理的开销;然后基于快速遍历方法,使用一种有效的采样方式,对部分搜索区域进行采样,并利用采样信息提高快速遍历结果的准确性;接着设计一种复用方案,对于多个相似像素组成的相似像素组,只对其中一个被称为代表像素的像素进行耗时的计算,组内其它像素复用代表像素的计算结果,降低了计算总量,提升算法性能。最后对生成的软阴影进行模糊处理,使其边缘更为平滑。此外,通过对比不同设置下的实验结果,确定出较为合理的参数。为验证算法的有效性和通用性,使用随机生成的场景进行测试,并与主流算法进行对比,对比指标为软阴影质量和算法运行时间。实验结果表明,该算法在保证软阴影质量的条件下,拥有更高的性能,并且虚拟场景中阴影部分所占比例越大,性能提升越大。     

一种基于GPU的图元网状结构DRR并行加速算法

针对网状结构具有相对复杂的空间特征,传统的方法往往在遍历网格的过程中需要消耗大量时间,难以满足众多二维三维配准应用的实时性需求问题。本文在传统RayCasting算法基础上,提出了一种基于图元的方法,并通过空间几何的方法和光线的筛选技术很大程度上减少了时间消耗。实验结果说明了算法的有效性,同时该算法具有可并行性。     

基于GPU加速的光线跟踪体绘制算法研究

光线跟踪算法是真实感图形学中体绘制的主要算法之一,本文分析了基于GPU的光线跟踪技术的实现原理,设计了基于流的GPU光线跟踪体绘制方法。根据设计的三个实验场景所包含的三角形面片数,在2种不同分辨率下,分别实现GPU和CPU的光线跟踪绘制。通过实验结果比较、分析,发现随着场景复杂度的增加,基于GPU加速的光线跟踪算法将明显优于CPU上的算法。     

基于加速结构和CUDA的光线追踪算法和技术研究

光线追踪是常用的绘制技术之一,由于能够方便的模拟生成复杂光照效果,生成高质量图像,在很多领域都有着广泛的应用。光线追踪渲染的主要运算操作耗费在光线与场景相交的判断上,可以在两个方面提升效率,一是通过建立某种空间组织结构来加速相交计算过程;另一种方式是通过并行计算模式,结合硬件来实现同时计算。首先介绍了并行计算在光线追踪计算中的作用;接着介绍了并行计算及GPU计算的一些重要概念;然后介绍了常用的加速结构及实现原理,以及基于表面积的启发式算法;再接下来进行了基于加速结构和CUDA的射线追踪算法的并行化实现及效率测试,最后进行相关分析和总结。     

基于照片序列快速三维表面网格模型的生成算法

针对传统的基于体素的重构方法复杂度高、信息利用不充分的问题，提出了基于光线求交的三维表面多边形网格模型的生成算法，一方面使得点的生成复杂度仅与物体表面积相关，另一方面物体的空间结构信息在点重构过程中被记录下来，用于多边形网格的生成，避免了传统算法中将表面点集完全作为散乱点处理所造成的信息浪费，在不损失精度的情况下，大大减少了重构网格模型所需的时间。     

CD漫游体光线追踪的一种加速算法研究

体图形学中CD(Chessboard Distance)漫游体光线追踪算法的加速算法是基于直线网格在算法预处理阶段标识出对最后显像无用的体单元,实现过程中直接跳过而减少被访问的体单元的个数实现加速。通过直线网格的距离来确定下一级的可视体单元的坐标。与单纯的体光线追踪算法相比,缩小了耗费的时间。     

跟踪光线微分技术在纹理处理中的应用

依据光线跟踪算法和纹理映射技术,提出了一个利用光线微分计算光线密度的方法,即在进行光线跟踪的同时,进行跟踪光线微分。实践结果证明,把求得的光线微分应用于纹理映射技术中可加速绘制速度,并有适用面广、易于实现的特点。     

利用信息熵判定HEVC预测单元尺寸快速算法

为提高HEVC编码器的帧内预测速度,提出一种基于信息熵的high efficiency video coding(HEVC)帧内预测单元(PU)尺寸快速判定算法.利用图像的信息熵随图像中细节的丰富程度产生不同的值这一特性,判断PU是否需要进行分割处理.首先计算每个LCU的信息熵,根据信息熵的结果从64×64至4×4的PU中找到最优的分割尺寸,进而确定最佳编码深度,再从该编码深度内进行帧内角度预测.实验结果表明,在保证编码性能基本不变的前提下,帧内预测编码时间平均缩短了约22.6%.该算法精简了遍历搜索模式中不必要的率失真代价计算过程,在保证图像质量的前提下,缩短了帧内预测编码时间.     

紫光激发对ZnO纳米线氨气气敏性能的影响

分析了ZnO基气体传感器在应用中存在灵敏度低、响应和恢复时间长的问题.以物理热蒸发法制备的ZnO纳米线为气敏基料,制作成旁热式气敏元件.采用紫光(波长为370~395 nm)激发,用静态配气法对浓度为100 mL/m3的氨气进行了气敏性能的测试.ZnO纳米线气敏元件对氨气检测的灵敏度提高了353%,响应时间和恢复时间分别缩短了4 s和1 s.     

动态多中继协同节点选择算法

为优化协同通信系统的性能,提出了一种动态多中继译码转发(DF)协同节点选择算法MRS-DF.该算法联合考虑节点的剩余能量信息和信道状态信息对网络生存时间进行优化,以获得更长的网络生存时间和更大的信道容量.仿真验证表明,动态分配中继功率时,选择4个中继性能已经达到最优.MRS-DF算法的网络生存时间和信道容量远大于仅考虑...     

井间层析成像混合最短射线追踪旅行时反演

传统的曲射线追踪方法存在一定的缺陷,弯曲法得到的旅行时可能收敛到局部最小而不是全局最小。为了使其得到较好的射线路径,本文介绍一种方法对弯曲法进行修改。其起始猜测路径采用由SPR得到的曲折射线,这样既可以获得全局最小走时,又避免了SPR方法的射线路径不够光滑,相当于对SPR所得射线路径做平滑处理。射线追踪路径实例和井间地震层析成像模型反演表明,这种混合方法效果很好。     

基于光线跟踪的焦散模拟生成算法

针对普通光线跟踪无法绘制出焦散效果的情况,提出了基于光线跟踪的焦散模拟生成算法。该算法首先从光源位置对场景进行绘制跟踪并获得焦散数据,接着将焦散数据通过坐标变换投射到正常视点的屏幕中,并与正常视平面上原有的亮度值进行叠加,从而生成具有焦散效果的图像,最后使用高斯滤波方法对图形进行滤波处理获得最终图像。通过对比,焦散模拟生成算法比普通的光子映射方法在效果差别不大的情况下帧速率有了明显的提高。实验表明,基于光线跟踪的焦散模拟生成算法可以逼真地绘制图像,同时能达到较高的帧数率。     

二维复杂速度结构中的射线追踪

针对二维复杂速度结构中的射线追踪,给出模型参数和追踪方法.采用该方法,能够精确地描述复杂的二维地质形体及地质构造的分界面特征,并且能够适用于各种复杂地形的情形;对不同的地层或地质体,根据其速度分布特征,采用局部网格化对其进行描述,减小了复杂地质结构在描述速度时计算机所需要的内存量,进一步提高了计算速度.本射线追踪方法不仅可以对复杂模型的反射波及回折波进行追踪,而且可以利用“微折射”方法对目标界面的首波进行追踪.