利用深度信息增强的自由视点DIBR技术研究

针对现有DIBR虚拟视点图像渲染算法存在的问题,提出一种基于深度信息进行后处理的DIBR虚拟视点渲染算法.该算法利用摄像机参数和深度信息,将参考视点图像的纹理和深度图变形到虚拟视点,利用基于深度信息的后处理消除变形图像中的裂缝和伪影,结合深度信息采用inpaint技术填补剩余的纹理空洞.实验结果显示,该方法不论从主观质量或是客观质量上均优于现有的虚拟视点生成方法,且计算量也不高.在数值试验中,还对多视点渲染算法的图像合成质量进行比较,对视频压缩的影响进行了分析.     

基于局部渲染的高精度模型自适应展示技术

为了提高在普通计算机上渲染复杂三维模型时的模型解析效率,同时提升渲染速度,提出基于局部渲染的硬件自适应展示方案.三维模型被分块后存储到关系型数据库中,在距离模型较近的情况下渲染时,根据实际的视角使用视点依赖的分块匹配算法从数据库中匹配出适量的分块模型数目进行局部渲染,并且随着视角的变换加载不同的分块;当视角距离较远时,预先已经保存好采用模型简化技术简化后的模型整体,直接对模型整体进行渲染展示.实验结果表明,此方法能够在普通的计算机上流畅地展示带有高清纹理贴图的三维模型,有效降低渲染复杂模型时对硬件条件的依赖.     

实时栅格化的全球矢量数据可视化及交互操作

通过采用视点相关的数据动态调用策略,实现了视景体内矢量线、面对象的动态查询和检索;利用Bresenham算法和填充法分别对线、面对象进行实时栅格化,生成矢量纹理数据,并将矢量纹理数据映射到地形格网表面,实现了矢量数据快速可视化;利用点选操作获取拾取点的屏幕坐标,通过坐标变换计算出拾取点的空间坐标,依据拾取点的空间坐标实现矢量查询、选择等交互操作.应用我国省区边界数据和美国地质调查局的GOTOPO30数据进行了相关实验.结果表明:实时栅格化的矢量可视化表达方法每秒渲染帧数在40帧左右,渲染效率远高于几何法;而且避免纹理走样现象的产生.     

大范围动态海浪实时渲染

为实现大范围动态海浪的实时渲染提出了一种高效方法.首先提出一种基于LOD技术的新型网格模型,采用Gerstner模型在GPU(图形处理单元)上实现了海浪的动态模拟和Choppy波的模拟,给出一种凹凸纹理贴图的方法对较远处的海浪渲染实现加速,并利用动画凹凸纹理改善海浪渲染效果;其次通过立方体纹理实现了对天空、太阳的反射效果,运用Phong光照模型实现了海浪的光照并实现了菲涅尔反射;最后采用动画纹理模拟了海浪中的泡沫,并实现了云在海面上投射的阴影等特殊效果.实验结果表明,该方法可以对90 km范围的海浪进行实时交互渲染,并已成功应用于某飞行模拟器中.     

移动虚拟现实中虚拟化身的分布式渲染

为了实现手持设备三维虚拟化身的实时渲染,引用动画替代物技术进行了化身的绘制.利用电脑端/手持端的分布式架构减小了手持端纹理内存的占用,通过采用动作层次细节模型和一种简单的纹理压缩算法降低了对无线网络传输带宽的要求.试验结果证明,这种渲染方法能很好地满足手持设备上渲染虚拟化身的实时性要求.     

虚拟超大纹理的设计与实现

随着民用和军用的仿真系统和C&C系统的发展,在很多情况下,实时渲染的地形都需要使用巨量图像数据作为纹理。但是这类图像数据量巨大,无法全部载入显存,甚至无法全部载入内存。提出一种基于多分辨率纹理和视点相关的缓存和映射策略的超大虚拟纹理技术来解决这个问题。在缓存调度过程中,该算法充分利用了硬件的传输能力来节约带宽,用户可以像使用普通OpenGL纹理一样使用该超大虚拟纹理,虚拟纹理对于他们完全是透明的。该算法使用的纹理数据的大小仅受到硬件容量和浮点数精度的限制,并且运行效率与使用普通纹理相差不大。     

基于互联网的3D复杂场景渲染算法研究

讨论了基于互联网的3D复杂场景渲染的一个主要问题即纹理的传输，现有的方法是在渲染之前就将整个纹理都传输到了客户端，我们提出了一个可供选择的方法，将每个纹理细分为若干个切片，然后在客户端进行动态控制哪些切片应该是用户可见的，客户端对纹理切片请求是按照各个纹理切片所影响的屏幕像素点数目顺序依次进行的，因此首先传输的就是那些影响屏幕像素点数目最多的纹理切片，纹理切片的计算充分考虑了闭合性和多重文理图像分辨率水平，并且每个新的帧被渲染时都要动态地重新计算，我们指出了在不改变基本结构的前提下，如何提升渲 染效果。     

一种视点相关的实时海洋渲染算法

针对飞行仿真系统对海洋模拟效果实时性和真实性的严格要求,提出一种视点相关的海洋渲染算法。在实时性上,使用快速傅里叶变换的频谱统计模型计算视点近处的海洋运动细节,使用Perlin噪声扰动的方式模拟视点远处的海洋运动,并对远近过渡区域进行alpha混合处理;在真实性上,构建视点相关的海洋网格,通过实时坐标转换使其能够适用于全球漫游,并结合实时光照和水底折射渲染海水颜色。该研究提供了能够适用全球范围海洋真实模拟的方法。实验表明,该算法在展现逼真海洋视觉效果的同时,具有较高的渲染帧率。     

视点相关的实时多分辨率地形显示算法

多分辨率地形技术是实时绘制复杂地形的最有效的工具.在对以往各种算法进行研究的基础上,提出了一种基于二叉树的多分辨率地形优化方法,同时综合考虑视点对节点分辨率的影响;提出了适合于视点变化的节点评价函数,同时改进了裂缝的消除方法.算法对节点的层次细节给予了精确的描述并提高了执行效率.算法在绘制速率和地形真实性之间作了良好的折衷,也符合视点变化的特点,提高了地形的渲染速度,达到了实时交互的目的.     

数字地球中的显示处理技术研究

提出了边界线等线型目标的分层处理方法,首先计算线型目标与各级地块相邻网格的交点、线段与面片三角形斜边的交点,再对其进行分层处理.接着介绍如何实现地球表面地形的测量显示,主要通过计算旋转轴、旋转矩阵和地形高度,使得计算的测量线紧贴各级地形的三角面片.最后介绍了红蓝立体成像显示实现方法,通过将视点放在左右眼位置分别渲染输出到两个纹理图中,再交由绘图芯片(GPU)由可程序化流程(shader)处理并最终输出红蓝立体影像.应用这些技术开发的基于数字地球的飞行仿真系统,为飞行训练提供了有力支持.     

质感与植物景观设计

从植物的质感给人的视觉感受和心理反应出发，对植物质感的类型和性质进行了深入细致的分析，并首次提出了植物的质感具有相对性和可变性的观点，对质感在植物景观设计中的利用和设计原则进行了初步探讨，强调指出，只有深入理解植物的特殊语言，并巧妙运用，才能创造出符合人的心理、生理需求的植物景观。     

基于纹理修复的双焦相机连续数字变焦算法

设计主要用于双焦相机成像系统的连续数字变焦算法. 该算法将双焦相机连续数字变焦问题拆分成长焦相机视场内的特征迁移问题和长焦相机视场外的纹理修复问题. 在实现细节上,该算法参考基于上下文语义的图像修复算法的思路,利用长焦相机图像的纹理信息修复短焦相机图像,并在2个问题上使用相似的网络结构来降低长焦相机视场内外细节视觉效果的差异. 实验结果表明,相比其他算法,所提算法能显著提升变焦图像的质量,有效改善长焦相机视场内外纹理细节差距较大的问题,在主客观评价上都具有更好的表现. 此外,该方法对于处于长焦相机视场外的纹理细节,具有明显的修复效果,对于实际拍摄的图像同样有效.     

一种快速检测纹理斑块的方法

提出一种检测一致纹理图像中不一致纹理斑块的快速算法。该算法利用图像中每个位置的代表块与纹理原型的距离作为纹理相似性测度,并在此基础上进行纹理分类。这里,采用了统计中广泛使用的Kolmogorov-Smirnov距离,并研究了纹理原型的估计方法,以及为加快搜索速度而采用的层次搜索算法。实验表明了该方法的有效性。     

GPU加速的鲁棒性人脸2.5D重建方法

针对人脸三维重建问题,提出利用多面体模型快速从人脸三幅光度立体图像中重建其2.5D结构的鲁棒性方法,并较少受高光和阴影以及毛发的影响。以漫反射光照模型建立多面体每个面与人脸图像每个像素点间的方程组,利用加权最小二乘方法求解初始人脸2.5D结构,并利用计算机图形学算法以包含镜面反射和阴影的绘制模式虚拟合成该初始结构的光度立体图像。以此虚拟光度立体图像进行第二次重建,并比较两次重建结果的差异以推断重建方法的误差,从而修正计算结果。为加速计算过程,给出了充分利用现代可编程图形处理器(GPU)高速并行计算能力的硬件实现计算的方法。在YaleB人脸数据库上的实验表明,该方法能快速重建出人脸的2.5D形状和纹理,并克服阴影和高光以及毛发的影响。     

基于图像预处理分类分割的盲道分割算法

高准确分割率的盲道分割算法是实现高性能导盲系统的重要保障. 提出一种基于颜色直方图支持向量机方法,将盲道预分类为颜色盲道或纹理盲道,采用对HSV颜色空间的多参数融合的改善OTSU分割方法处理颜色盲道分割,采用基于纹理增强的K均值聚类方法处理纹理盲道分割. 通过有效的预处理分类,可以针对性地根据盲道的颜色或纹理特征进行识别,同时由于采用了改善的颜色和纹理分割算法,极大地改善了对不同种类和环境下的盲道的适应能力. 测试证明,该方法对于测试库图片平均分割准确率可达到90%以上.     

基于可见光图像的红外图像纹理映射方法

为有效仿真大规模背景景物红外图像纹理,提出一种基于可见光图像的红外图像纹理映射方法.该方法以相应景物的可见光图像灰度范围为参照,基于同景物某时刻红外图像的温度及灰度分布,计算景物红外图像的温度与灰度对应关系.将对应景物温度分布偏差信息叠加在相关景物不同时刻的均值温度上,映射在该景物可见光图像的灰度范围内,生成对应景物不同时刻的红外图像纹理.另外,将仿真的背景图像分为单一组分和混合组分的背景图像,对于单一组分背景图像,采用提出的方法进行红外图像纹理映射;对于混合组分的背景图像,首先采用该背景图像对应的可见光图像进行材质分类,在此基础上采用提出的方法进行混合组分背景图像的红外图像纹理映射.实验结果验证了本文方法的有效性,该方法可为快速仿真不同时刻、不同景物的红外图像纹理提供一种方便有效的途径.     

New soft morphological parameterized symmetric logarithmic image processing filtering algorithm

Synthetic Aperture Radar (SAR) imaging has the inherent random speckle noise, which seriously affects the quality of the SAR image, and it is very important to study the suppression of the speckle noise. In view of the fact that the traditional spot noise suppression method could not remove speckle noise while protecting the image texture information, a novel filtering algorithm is proposed based on the soft morphological and parameterized symmetric logarithmic image processing model. The proposed algorithm combines the flexibility of the order-statistic soft morphological operations and the characteristic of the parameterized symmetric logarithmic image processing model which establishes a parameterized symmetric structure processing part of the image, which can suppress speckle noise while protecting the texture information on the image. In order to validate the despecking performance of the proposed algorithm, we compare the effect of the filter with some of the existing filtering algorithms, and use some of the image evaluation parameters of the suppress speckle noise image to evaluate the performance of the SMPSLIP filtering algorithm. Experimental results show the effectiveness of this algorithm.     

基于分割与镶嵌的纹理图形生成

计算机生成纹理图的研究是计算机图形学的一个重要课题。研究计算机生成纹理的实用价值就在于能够发现和找到生成某类自然纹理的特殊算法。并以此生成出符合实际需要的纹理图。本文介绍一种计算机生成纹理图的方法,即分割与镶嵌的方法。这种方法生成的图形能用于陶瓷、砖石及织物表面的图案及质感的模拟,同时也可用于计算机艺术创作。     

Photoshop软件在服装面料仿真设计中的应用

利用Photoshop软件对常用服装面料的仿真设计进行了研究,讨论了建立面料图像模型的方法以及通过图像处理进行面料的纹理和质地等方面仿真的具体操作方法．对斜纹类、色织类及特殊纹理和质地面料的仿真研究表明,采用Photo-shop软件可以方便地建立面料的图像模型并得到较好的仿真效果．