一种复杂场景遮挡剔除的优化算法

采用GPU的遮挡查询功能提出了一种复杂场景的层次遮挡剔除算法,通过交替进行遮挡查询和可见节点的绘制,有效地减少了由于遮挡查询延迟造成的空闲等待时间.为了减少场景中不必要的遮挡测试,将遮挡查询问题描述为最优化决策问题,通过对每一帧遮挡查询的选择进行优化,能够使整个场景绘制的效率近似达到最优.实验结果表明,对于不同复杂度的场景,该算法可以明显地提高场景的绘制速度.     

三维游戏场景中动态物体的遮挡剔除算法

在游戏场景中使用遮挡剔除技术后会比不使用的场景提高30%到70%不等的FPS,所以应尽量将遮挡剔除技术加入到游戏引擎中,而且遮挡剔除技术并不是只能使用到portal引擎中,它可以被使用到任意技术构建的引擎中。而由于现存的遮挡剔除算法对动态物体达不到真正的剔除,本文提出了一种剔除场景中动态物体的算法——区间扫描线Z缓冲器算法,并阐述了该算法的基本原理及实现步骤。     

复杂3D地形的遮挡剔除算法研究

在对已有遮挡剔除算法对比分析的基础上,本文利用八叉树结构组织场景层次,提出基于GPU的遮挡剔除算法。该算法利用八叉树结构对大规模3D地形场景进行层次划分。并根据其结点的优先性进行查询。查询时从前往后遍历结点,结合可见性的时空一致性,避免对开放的内部结点进行查询。同时,交错地进行遮挡查询与可见物体的绘制。实验表明该算法不但可以减少冗余及不必要的遮挡查询．而且还能够缓解CPU与GPU相互等待造成的拖延。     

基于主要遮挡物的动态可见性算法

对景物密集的复杂场景 ,提出了基于主要遮挡物的动态可见性算法 .该算法通过场景中预先定义的主要遮挡物 ,动态地形成一个遮挡树 ,位于遮挡树遮挡区域中的景物将被剔除 .当场景按照 BSP树组织 ,并按从前向后的顺序绘制场景时 ,算法具有高效率 .对主要遮挡物采用简化的遮挡物代理 ,对盒子类型的遮挡物提出了一种有效的简化算法 .该算法已经被“RTG三维图形开发工具包”采用 ,经实际验证 ,对复杂场景 ,该算法可以明显地提高绘制速度     

全局遮挡图

基于一种有效的全局可见性的紧凑数据表示形式——全局遮挡图,文章给出了一种新的针对视点活动区域的遮挡剔除算法,对一个视点活动区域,全局遮挡图表示了一组位于空间各个方向上的可见性临界面,这些可见性临界面提供了一个不可见性判据——凡是位于该临界面后的物体必是不可见的,全局遮挡图的优点在于：(1)大小与场景复杂度无关,仅取决于空间方向的离散精度;(2)可用深度图像的方式压缩存储;(3)判断遮挡性时计算量小,同时,文章提出一种自适应构建全局遮挡图的方法,该方法综合利用了图像空间和景物空间技术的优势,适用于普遍的三维场景模型,该文在一个城市场景中对算法效率进行了测试,结果显示遮挡剔除算法可有效地提高绘制效率。     

基于GPU自适应的环境遮挡算法

针对传统的环境光遮挡算法中不能自适应的问题,提出了基于GPU自适应的环境遮挡算法.该算法充分利用了GPU并行计算技术和离屏渲染技术,快速计算出适合所载入场景的自适应步长;并将传统环境遮挡采样方法和抖动采样的思想相结合,对采样方法进行了改进;同时也简化了传统环境光遮挡算法中最终遮挡值的计算.实验结果表明,该方法不局限于特定场景,不需要对场景进行预处理,可以准确高效的计算环境光的遮挡情况,并且实现实时绘制.     

基于均值漂移算法和粒子滤波算法的目标跟踪

将均值漂移算法和粒子滤波算法分别做出改进后进行有效结合.在非遮挡和不严重遮挡情况下,采用改进的均值漂移算法,在严重遮挡情况下,采用改进的粒子滤波算法,并在遮挡结束后验证正确的跟踪是否得到恢复.提出有效的分块检测遮挡算法,遮挡期间颜色模板不更新.实验结果表明该算法具有较好的实时性和鲁棒性,能有效实现复杂场景下的目标跟踪.     

TUOD 遮挡图像库的设计与实现

遮挡问题是复杂场景图像中一个普遍存在的现象,探索遮挡对图像认知的影响规 律、建立具有抗遮挡能力的认知模型直接关系到计算机视觉技术的实际应用,是一个迫切需要 解决的科学问题。通过研究复杂场景图像中的遮挡问题,探索遮挡对图像认知的影响规律,建 立一个评估检测识别算法的抗遮挡能力、研究图像认知模型及抗遮挡规律的 TUOD (Tsinghua University Occlusion Database)遮挡图像库。首先,根据遮挡对图像识别的影响,提出遮挡部件、 遮挡面积、遮挡关系、遮挡复杂度 4 个维度的图像遮挡属性,建立了图像遮挡程度量化标准; 其次,基于遮挡维度提出一个新的层次化图像库组织结构,以此为基础进行数据库构建。从 PASCAL VOC 和 ImageNet 中进行图像筛选和处理,构建了一个包括飞机、车辆、人、动物 4 大类,共 2 100 张图片的 TUOD 遮挡图像库。利用 TUOD 图像库,结合机器学习理论,通过实 验比较分析不同遮挡维度对 Faster R-CNN 算法的影响。实验表明,TUOD 遮挡图像库能够为算 法的抗遮挡能力提供量化评估标准。TUOD 遮挡图像库的建立为提高抗遮挡算法的性能奠定了 基础,具有实用性。     

基于场景层次的遮挡建模与立体匹配

通过在扫描线和图像分割2个层面上建立基于场景层次的遮挡模型,实现了一种全新的从前景到后景分层处理的立体匹配算法.以像素灰度值为依据进行匹配时,离摄像机最近的物体因为不受遮挡的影响,总是最容易匹配成功;稍远一些的景物可以利用已经计算出来的前景建立局部的遮挡模型指导匹配.这样逐层递推,可求得场景中所有物体的视差.图像分割技术将处理单位由像素提升到了图像块,既提高了算法效率,也降低了视差映射图的不连续性.使用标准数据集的测试结果表明,文中算法精度高、强壮性好,在无纹理区域、深度变化边界区域和遮挡区域都达到了比较高的识别率.     

基于改进的核相关滤波器的目标跟踪算法

针对传统的KCF(核相关滤波器)目标跟踪算法在严重遮挡情况下出现目标跟踪漂移和丢失的问题,提出了一种改进的KCF目标跟踪算法.在传统的算法上增加了遮挡判断,如没有出现遮挡,则用KCF进行跟踪;若发生遮挡则用粒子滤波进行预测,然后把预测位置送给KCF算法.最后OTB-13的测试库选择David2、David3和Soccer视频遮挡序列进行跟踪测试,跟踪结果表明了改进方法的有效性;然后选择50组视频序列比较算法的有效性,相比传统的KCF算法,其跟踪精度和成功率分别提高了6.1％和2.9％.在目标发生严重遮挡时,该算法具有良好的鲁棒性.     

基于层次细节模型的遮挡裁剪算法

遮挡裁剪和应用层次细节模型是两种有效的三维复杂场景渲染加速算法，为了快速地进行三维复杂场景的渲染，提出了一种结合层次细节模型与遮挡裁剪技术的算法框架，该算法首先在预处理阶段，将场景划分成不同空间层次结构；然后在运行时刻，对较高的空间层次，可应用遮挡裁剪技术判别场景的可见性，并裁剪掉不可见场景部分，而在局部的较低层次上，则应用网格简化方法来选择适当的模型层次细节，实验结果显示，该算法取得了较好的加速性能。     

一种基于松散八叉树的复杂场景可见性裁剪算法

针对传统八叉树方法的不足,在采用松散八叉树组织场景、利用八叉树空间划分优点的同时弥补其局限性.为提高遮挡查询效率,将子节点依视点排序,针对复杂场景采用双层裁剪技术以进一步提高性能.实验结果表明,文中算法对深度复杂度高、面片数量大的复杂场景具有较好的裁剪效率,能够很好地满足实时绘制的要求.     

基于概率计算模型改进的相关性层次遮挡裁剪算法

对复杂动态场景进行高效的可见性裁剪是实时绘制领域研究中的一个重要问题.围绕该问题开展工作,并针对相关性遮挡裁剪算法中的问题进行了改进.针对相关性层次遮挡裁剪算法存在冗余和不必要遮挡查询的问题,给出了一种概率计算模型.通过比较遮挡查询时间开销与绘制时间开销的数学期望,改进了相关性遮挡裁剪算法中遮挡查询的查询策略,从而进一步缩小了查询集合,使遮挡查询更加合理.实验结果表明,该算法对深度复杂度高、面片数量大的复杂动态场景有较好的裁剪效率,能够很好地满足实时绘制的要求.     

Occlusion-Driven Scene Sorting for Efficient Culling

Image space occlusion culling is a powerful approach to reduce the rendering load of large polygonal models. However, occlusion culling is not for free; it trades overhead costs with the rendering costs of the possibly occluded geometry. Meanwhile, occlusion queries based on image space occlusion culling are supported on modern graphics hardware. However, a significant consumption of fillrate bandwidth and latency costs are associated with these queries. In this paper, we propose new techniques to reduce redundant occlusion queries. Our approach uses several "Occupancy Maps" to organize scene traversal. The respective information is accumulated efficiently by hardware‐supported asynchronous occlusion queries. To avoid redundant requests, we arrange these multiple occlusion queries according to the information of the Occupancy Maps. Our presented technique is conservative and benefits from a partial depth order of the geometry.     

虚拟现实引擎中可见性裁减的一种解决方法

可见性裁减是计算机图形学的基本问题,也是虚拟现实引擎中的一个关键技术.在解决可见性裁减问题时,将Durand提出的扩展投影作为保守可见性预处理的算法与Greene等人提出的层次遮挡图和层次深度图的算法相结合,根据层次遮挡图来判断被遮挡物是否可见,并对算法中视点单元的大小和遮挡板的数量对裁减结果的影响作了分析.     

Exploiting coherence in hierarchical visibility algorithms

We present a series of simple improvements that make use of temporal and spatial coherence in the scope of hierarchical visibility algorithms. The hierarchy updating avoids visibility tests of certain interior nodes of the hierarchy. The visibility propagation algorithm reuses information about visibility of neighbouring spatial regions. Finally, the conservative hierarchy updating avoids visibility tests of the hierarchy nodes that are expected to remain visible. We evaluate the presented methods in the context of hierarchical visibility culling using occlusion trees . Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

Integrating Occlusion Culling and Levels of Detail through Hardly-Visible Sets

Occlusion culling and level-of-detail rendering have become two powerful tools for accelerating the handling of very large models in real-time visualization applications. We present a framework that combines both techniques to improve rendering times. Classical occlusion culling algorithms compute potentially visible sets (PVS), which are supersets of the sets of visible polygons. The novelty of our approach is to estimate the degree of visibility of each object of the PVS using synthesized coarse occluders. This allows to arrange the objects of each PVS into several Hardly-Visible Sets (HVS) with similar occlusion degree. According to image accuracy and frame rate requirements, HVS provide a way to avoid sending to the graphics pipeline those objects whose pixel contribution is low due to partial occlusion. The image error can be bounded by the user at navigation time. On the other hand, as HVS offer a tighter estimation of the pixel contribution for each scene object, it can be used for a more convenient selection of the level-of-detail at which objects are rendered. In this paper, we describe the new framework technique, provide details of its implementation using a visibility octree as the chosen occlusion culling data structure and show some experimental results on the image quality.     

层次结构辐射度渲染中的可见性测试

在辐射度渲染等整体光照模型中，可见性测试是影响整体性能的关键，为了获得较好的可见性测试效果，在光线投射方法基础上，对可见性测试方法做了如下两方面的优化，一方面引入Shaft Culling算法，作首轮筛选，以提高线投射的效率，另一方面，在可见性测试和自适应分割时，进行基于可见性的分割，以保证只有完全可见和完全不可见两种情况，这两方面优化都被引入到层次结构辐射度渲染的实现中，实验结果表明，改进过的可见性测试，不仅减少了计算量和误差，还保证了阴影边界的质量。