半透明物体漫散射效果的实时绘制与材质编辑

半透明物体透明效果的真实感绘制是近年来研究的热点,提出一种针对半透明物体漫散射效果的实时真实感绘制与材质动态编辑方法--基于双向表面散射反射率函数(BSSRDF)的Dipole近似.通过主元分析将Dipole近似中的漫散射材质甬数分解为与形状相关甬数和与半透明材质相关函数的乘积形式;利用该分解表示,在预辐射传输的实时真实感绘制框架下,通过对散射传输的预计算来实现在多种光源环境下对半透明物体材质的实时编辑.此外,还提出一种对预计算辐射传输数据在空域上进行二次小波压缩的方法,利用表面点在空间分布位置的相关性,在保证绘制质量的前提下,大大压缩了数据,提升了绘制效率.实验结果表明,文中方法可以生成具有高度真实感的半透明效果并保证实时的绘制速度.     

植物叶片表面质感建模与真实感绘制研究进展

植物表观的真实感建模是计算机图形学领域的重要研究内容,叶子作为植物最重要的器官,尤其受到广泛的关注。近年来,随着计算机硬件技术和图形算法的快速发展以及对植物叶子生理机理研究的不断深入,植物叶片表观质感建模和真实感绘制的研究取得了很多成果。植物叶片表面光学特性的采集与建模技术是其中的研究热点和难点。从植物叶片真实感质感模型的定义出发,介绍了近年来国内外在植物叶片表面质感建模和真实感绘制方面取得的最新研究进展,并给出详细的分析和总结。最后对该领域研究存在的问题和未来发展方向提出了一些看法。     

一种面向视景仿真的快速环境贴图方法

环境贴图是绘制物体表面漫反射和镜面反射效果的一种有效方法.为了把环境贴图应用于视景仿真中,实现场景对象的真实感绘制,首先从分析球面调和函数入手,提出了漫反射环境纹理图的快速计算方法;然后在研究镜面反射模型时,提出采用箱式滤波器代替Phong余弦函数滤波的方法,从而简化了镜面反射环境纹理图的滤波计算;最后在实现阶段,采用立方体环境纹理图表示场景光照环境,并对纹理图进行分级细化从而提高了绘制效率.实验表明,该方法在增强对象真实感的同时,其运算速度也能满足交互系统的需求,非常适合视景仿真应用.     

环境贴图在VR系统中的应用研究

为了把环境贴图应用于VR系统中,实现场景对象的真实感绘制,首先从分析球面调和函数入手,提出了漫反射环境纹理图的快速计算方法。在研究镜面反射模型时,提出采用箱式滤波器代替Phong余弦函数滤波的方法,从而简化了镜面反射环境纹理图的滤波计算。在实现阶段,采用立方体环境纹理图表示场景光照环境,并对纹理图进行分级细化从而提高了绘制效率。实验表明,该方法实现了物体漫反射和镜面反射的快速绘制,非常适合虚拟现实应用。     

应用微表面模型进行衍射效果物理绘制

针对当前光子衍射效果绘制方法的真实感问题,提出应用微表面模型的衍射效果物理绘制方法.该方法融合了现有衍射绘制模型中的特点,并结合特定材质的可变菲涅尔系数来增强衍射效果;通过综合考虑微表面对光子的吸收、遮挡、再反射等交互场景,扩展了高度场微表面的适用范围;引入维格纳分布函数推迟衍射效果,以进一步增强微表面模型;利用蒙特卡罗采样理论求解波动方程积分式以降低计算复杂度,辅以几何光线追踪理论,求取微表面辐射度空间分布;最终以光的波动方程为基础,构建了可应用于光线追踪器的双向反射分布函数衍射光学模型.实验结果表明,该模型能够有效地模拟波的相位与幅值信息,可绘制出较为逼真的衍射效果.     

采用非均匀纹理层的短毛实时绘制

提出一种采用非均匀纹理层来实时绘制真实感短毛的方法,通过混合绘制多层次半透明纹理层来表示物体表面的毛发效果,根据视点位置以及物体表面各部位毛发形态的不同,自适应地采用不同的层数来表示物体各部位的毛发.这种非均匀层数的方式可以在保证绘制质量的情况下尽量减少绘制的面片数,从而加快绘制速度.该方法对中等规模的模型达到了实时的处理速度,并可以有效地表现物体表面的局部性长毛或倒伏毛发等各式毛发形态.     

应用薄膜干涉模型进行蝴蝶彩色效果物理绘制

针对当前蝴蝶彩色效果绘制方法的真实感问题,提出一种应用薄膜干涉模型的真实感绘制方法.首先根据蝴蝶表面脊突结构构造多层薄膜模型;然后利用多层薄膜干涉原理模拟光在薄膜内部的多次反射、透射形成的混合散射特性,其中,菲涅尔公式被引入以解释反射或透射波的幅值变化,微表面散射因子被创造性地引入来模拟蝴蝶粗糙表面的各向异性特性;最后通过全波长光谱建模增强干涉效果,在此基础上还将该算法与光线追踪渲染框架相结合,构建了可应用于光线追踪器的波动双向散射分布函数干涉模型,以精确地模拟光的幅值和相位变动.实验结果表明,该模型能够有效地绘制出较为逼真的蝴蝶彩色效果.     

基于跟踪算法的非真实感动画生成方法

随着计算机图形学的快速发展,专业人员已经可以制作出非常复杂的三维动画。近年来,非真实感绘制(Non-PhotorealisticRendering)因为其独特的表达手段受到了人们的重视。制作三维计算机动画是一个需要掌握大量专业技巧和花费大量时间的工作。由于非真实感动画一般不需要精确的三维模型和光照模型,一些研究者的工作希望让用户方便的生成简单的非真实感动画犤1,5犦。该文跟踪视频图像中的运动物体,对用户提供的非真实感绘制进行变换,使非真实感绘制的物体的运动方式与视频图像中的运动物体的运动方式相同,从而方便地生成简单的非真实感动画。     

基于几何细节建模和双向纹理函数的真实感羽毛

根据羽毛具有近似规则的微观几何结构特点,提出了一种基于高精细几何细节建模和双向纹理函数的真实感羽毛建模和绘制算法。算法首先对羽毛进行基于Bezier或Hermite的参数化羽毛建模,进一步建立羽轴和羽枝的曲线管状体细节几何模型并离散网格化获得羽毛的高细节网格模型;最后利用该羽毛模型在不同光照和视线条件下采样的双向纹理函数（BTF）纹理和羽毛内在纹理合成的方法绘制基于BTF的真实感羽毛。     

一种真实物体表面反射属性采集与建模方法

为了快速获取物体表面反射属性数据和三维几何数据,研制了一套包括相机、光源、三维扫描仪、控制系统等的物体表面反射属性数据采集系统,在此基础上,提出一种单材质物体表面反射属性建模方法.该方法根据物体反射特性对漫反射与镜面反射分别建模,能够逼真地构造出物体表面反射属性模型,并且保证了参数求解的稳定性.最后设计并实现了反射属性模型编辑工具.实验结果表明,利用该编辑工具可以实时、可视地调整模型参数,从而满足用户对反射属性模型编辑的需求.     

A Theoretical Framework for Physically Based Rendering

In this paper we introduce the concept of the global reflection distribution function which allows concise formulation of the global illumination problem. Unlike previous formulations it is not geared towards any specific algorithm. As an example of its versatility we derive a Monte Carlo rendering algorithm that seamlessly integrates the ideas of shooting and gathering power to create photorealistic images.     

纤维可控的质感布料三维建模与服装仿真

传统布料和服装动态仿真主要通过网格模型进行模拟,并通过光照、材质和颜色设置进行渲染,布料与服装质感效果通常不能体现.本文提出一种新的基于纤维的质感布料建模与服装仿真算法.首先使用集合球约束粒子扰动的方法模拟纤维轮廓,然后根据纱线加捻的动力学和运动学原理模拟基于纤维的纱线构造方法,接着将纱线经纬编织组织结构与弹簧-质点模型结合起来,构造基于纤维块的织物布料模型,最后通过建立人体混合层次包围盒进行快速碰撞检测,实现由质感布料生成的服装动态仿真.实验结果验证了该方法可靠,有效,生成的布料能体现织物外观纤维级别的细节,对应的服装几何纹理和质感效果得到增强.     

基于图象的表面细节技术

主要讨论了几种基于图象的表面细节技术,这些技术可产生照生级的真实感绘制及惊人的视觉效果,并讨论它们在红外仿真成象中的应用。     

真实感游戏中的碰撞检测方法研究

为了增强游戏场景的真实性,主要研究Unity3D中的碰撞检测方法。分析组件碰撞、射线碰撞以及距离碰撞这三种碰撞检测方法的原理,对比其使用条件、范围及优缺点,最终实现三维生态庄园游戏的开发。该碰撞检测方法已经应用在实际游戏开发中,可提高碰撞检测准确率及运行效率,增强游戏真实感。     

基于LBC的计算机生成图像盲鉴别算法

针对现有的计算机生成图像盲鉴别算法选用的分类特征维度较高、通用性差等问题,提出了一种基于局部二进制计数模式的计算机生成图像盲鉴别算法.首先,将原始图像由RGB颜色空间转换为HSV颜色空间;然后,提取HSV颜色空间图像及其下采样图像的局部二进制计数模式矩阵,求取矩阵归一化直方图;最后,将上述直方图作为分类特征送入SVM分类器,实现计算机生成图像的盲鉴别.实验结果表明,该算法可以有效地鉴别自然图像和计算机生成图像,与现有算法相比具有更高的识别率和较低的特征维度.     

A Multiprocessor Implementation of Radiosity

This paper describes a multi-processor implementation of form factor computation in the radiosity method. Form factors are computed using the ray casting method and the algorithm is enhanced with Binary Space Partition (BSP) Trees and bounding boxes. Experimental results are presented together with a discussion of load balance efficiency.     

Integrating Automated Range Registration with Multiview Geometry for the Photorealistic Modeling of Large-Scale Scenes

The photorealistic modeling of large-scale scenes, such as urban structures, requires a fusion of range sensing technology and traditional digital photography. This paper presents a system that integrates automated 3D-to-3D and 2D-to-3D registration techniques, with multiview geometry for the photorealistic modeling of urban scenes. The 3D range scans are registered using our automated 3D-to-3D registration method that matches 3D features (linear or circular) in the range images. A subset of the 2D photographs are then aligned with the 3D model using our automated 2D-to-3D registration algorithm that matches linear features between the range scans and the photographs. Finally, the 2D photographs are used to generate a second 3D model of the scene that consists of a sparse 3D point cloud, produced by applying a multiview geometry (structure-from-motion) algorithm directly on a sequence of 2D photographs. The last part of this paper introduces a novel algorithm for automatically recovering the rotation, scale, and translation that best aligns the dense and sparse models. This alignment is necessary to enable the photographs to be optimally texture mapped onto the dense model. The contribution of this work is that it merges the benefits of multiview geometry with automated registration of 3D range scans to produce photorealistic models with minimal human interaction. We present results from experiments in large-scale urban scenes.     

Only connect: teaching, technology and telesis

Abstract This paper describes an approach to the design of interactive multimedia materials being developed in a European Community project. The developmental process is seen as a dialogue between technologists and teachers. This dialogue is often problematic because of the differences in training, experience and culture between them. Conditions needed for fruitful dialogue are described and the generic model for learning design used in the project is explained.     

European Community policy and the market

Abstract This paper starts with some reflections on the policy considerations and priorities which are shaping European Commission (EC) research programmes. Then it attempts to position the current projects which seek to capitalise on information and communications technologies for learning in relation to these priorities and the apparent realities of the marketplace. It concludes that while there are grounds to be optimistic about the contribution EC programmes can make to the efficiency and standard of education and training, they are still too technology driven.     

一种自适应子融合集成多分类器方法

融合集成方法已经广泛应用在模式识别领域,然而一些基分类器实时性能稳定性较差,导致多分类器融合性能差,针对上述问题本文提出了一种新的基于多分类器的子融合集成分类器系统。该方法考虑在度量层融合层次之上通过对各类基多分类器进行动态选择,票数最多的类别作为融合系统中对特征向量识别的类别,构成一种新的自适应子融合集成分类器方法。实验表明,该方法比传统的分类器以及分类融合方法识别准确率明显更高,具有更好的鲁棒性。