基于光线分布的阴影线跟踪加速算法

传统方法假设场景光线均匀分布,降低了复杂场景的阴影线遍历性能。本文提出一种基于光线分布的阴影线遍历序列预测算法,以加快绘制性能。通过建立网格快速收集光线相交结果;利用充分采样的光线分布信息,建立一种高质量的阴影线遍历代价函数;引入基于多分辨率网格的光线贡献度,避免网格单元与节点不完全重合而导致预测精度降低。并按需的预测优先遍历节点,以减少遍历序列计算时间。实验结果显示,对于阴影线遮挡率为75%的场景,算法能减少61%的相交次数。相对于已有方法,新算法提高了预测精度,弥补了传统方法的不足。     

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。     

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。     

基于曲光线跟踪算法的超声成像实时模拟研究

提出一种超声图像实时模拟新方法,通过调整曲光线参数实时改变超声扫描频率和声束聚焦位置.利用曲光线跟踪算法和基本声学模型,产生能量反射图和衰减图;运用瑞利概率分布函数产生超声斑点模式,通过高斯型点扩散函数进行显示.实验结果表明,利用图形处理器加速显示技术,超声成像模拟速度可达20帧/s.与Field Ⅱ软件的生成结果和真实超声图像的对比,验证了该方法的可行性.     

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。     

基于光线跟踪的一般辐射度方法研究

通过对目前主要采用的两种真实感图形绘制技术－光线跟踪技术和辐射度方法的研究；在将光线跟踪技术和辐射度方法相结合，更有效地模拟光能在物体表面间的镜面反射，透射和漫反射光照效应方面，本文做了较深入的讨论；对非理想漫射的一般环境，给出了基于光线跟踪的一般辐射度方法及其逐步求精迭代的算法。     

二级光线跟踪的并行计算

基于图形处理器(GPU)体系架构研究二级光线跟踪技术,使其交互式地绘制出真实感极强的图像.基于二级光线的特性和GPU体系结构的特点,提出以下技术:具有高并行度的加速结构快速构造方法;二级光线包的自适应生成方法;自适应的并行光线跟踪算法;面向优化带宽使用的数据动态管理方法等.实验表明,该方法可以最大限度地发挥图形处理器强大的并行计算能力,有效地使用硬件计算资源和存储资源,从而大大地加快二级光线跟踪的并行计算.     

基于GPU加速的光速跟踪体绘制算法

采用GPU编程技术,实现加速的光线跟踪体绘制算法.将原先在CPU中进行的光线进入点计算、离开点计算和光线遍历采样等步骤,移入GPU中进行,利用GPU的高速浮点运算能力,使实时绘制成为可能.通过只绘制一个代理面,避免了使用固定管线的混合操作,从而可通过自定义的混合算法来实现各种复杂的绘制效果.     

基于手势的交互式三维场景并行光线跟踪绘制研究

利用光线跟踪可以绘制出高质量的真实感场景画面,但计算量很大,难以实现实时交互式绘制.为此,三维真实感场景的实时交互式绘制往往需要用到集群,但集群的绘制速度是由绘制速度最慢的节点决定的,如果节点之间的任务没有被划分均匀,集群的绘制效率就会下降.为了满足实时交互式绘制的要求、提高集群的绘制效率,设计了在粗粒度和细粒度两个层次上同时实现并行计算的集群绘制系统,并针对集群的负载均衡问题提出了基于像素递归深度的负载均衡方法.该方法首先统计出每个像素的递归深度从而得到整个场景的递归深度图,然后对上一帧按递归深度进行均衡划分.根据连续两帧所对应的场景具有的时空相关性,上一帧的划分结果可作为下一帧划分的依据.本算法的优势在于能够快速实现三维动态场景下的集群负载均衡.实验表明,该集群绘制系统可以高效地实现基于Kinect的实时交互式绘制.     

欧拉型光线寻优算法

针对光线寻优算法的收敛性及其推广到高维收敛速度慢的问题,利用变分法和微分方程理论,对二维连续可导介质中的光线方程欧拉数值解法与光线寻优算法迭代公式的关系进行了研究.在光线寻优算法迭代公式中加入一项来改进算法,不仅使得精度提高一阶,而且加快了收敛速度,同时也为光线寻优算法的收敛性证明提供了新思路.6个标准测试函数的仿真结果表明:与光线寻优算法、保留精英遗传算法、标准粒子群算法相比,改进算法收敛速度较快,收敛成功率较高,其求解Rosenbrock的成功率高达98％,远高于保留精英遗传算法和标准粒子群算法.     

无射线追踪法层析静校正及其应用

在分析了射线追踪法层析静校正优缺点的基础上,认为射线追踪法层析静校正存在静校正量的低频分量跟实际具有不符的现象。无射线追踪法层析静校正将首波方法的稳定性和回转波方法的灵活性结合起来,不使用显式射线追踪法进行层析,不依赖于显式的模型网格化,在实际资料的处理中,能得到一个稳定的静校正量,从而保证了地层形态的准确性,同时对无射线追踪层析反演的步骤、主要参数以及参数的质量控制进行了详细的分析。将该方法应用于新疆塔里木盆地沙雅隆起天山南区块库车东三维地震资料处理中,取得了很好的效果。     

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。     

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.     

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。     

几何绕射理论应用中的后向射线跟踪问题

讨论了几何绕射理论应用中后向射线跟踪问题,给出陕面反射射线、曲面绕射射线、边缘射射线、曲面绕射－平面反射射线和曲面绕射－边缘绕射射线的跟踪方法,讨论了相关射线的遮挡问题。     

复杂地质模型转换波快速射线追踪方法

最小旅行时树法是目前主要射线追踪方法之一，该方法以惠更斯原理和费马原理为基础，具有适应复杂地质模型的优点，缺点是速度较慢．针对这一问题，对其初至波基本算法进行了改进，在保证精度的条件下，改进算法的计算速度显著提高，达到实用要求．然后，以P--SV波为例，给出了转换波快速射线追踪方法．模型计算结果表明，本文所提出的转换波快速射线追踪方法对复杂地质模型是切实可行的．