雾霾天气下可见光图像场景再现

为了再现雾霾天气下可见光图像的清晰场景,有效抑制雾霾退化造成的对比度、清晰度下降,提出了单色大气散射模型新的求解方法. 首先,将单色大气散射模型类比Retinex模型,重新解释了大气传递图;依据大气传递图的先验知识和几点假设,建立目标函数的变分模型,将大气传递图的估计问题转化为二次规划问题. 通过带约束的归一化最速下降法获取最优解,并采用多分辨率技术加速计算;在HSI空间的亮度分量上反解单色大气散射模型,得到反射图像,并依据大气传递图自适应校正饱和度分量. 实验结果表明,新算法可有效去除雾霾,再现真实场景的对比度和清晰度,同现有去雾算法相比,本文算法取得了相似甚至更好的去雾效果.     

基于GPU的海浪特效实时渲染

对于海浪特效的模拟能有效增强海洋场景仿真的真实感,模拟的实时性也是海洋场景仿真系统的重要需求之一.为了实现基于GPU的海浪特效实时渲染,以PM海浪谱为基础进行了研究,从而生成海浪高度场,并结合视相关反投影方法生成海浪网格,采用硬件着色器进行基于物理光照模型的实时光照处理,生成了具有较强真实感的海面效果,较好地满足了时渲染场景实时性和真实感的要求,达到了实时视景仿真系统中对海洋模块的实时仿真要求.     

多视角实时大气渲染算法研究

提出了一种在把瑞利散射和米氏散射列入考虑的情况下,从地平面到外太空的任何视角实时渲染大气的算法.该算法能够呈现出许多光的散射现象,例如目光和曙暮光天空的颜色和航空视角等所有视角下的光线方向,或者地面和山脉的阴影在大气里形成的光束,并展示了运用一个适应GPU的算法在几秒钟之内预处理完成这些数据.这个预处理的数据使得我们能够在考虑到地面上阴影和自然光束的情况下,评估光线传输方程在固定时间内的运行时间,从而克服了常规方法在实时性方面的瓶颈,并且有良好的显示效果,在航空仿真等领域可以得到广泛应用.     

虚拟大气环境模拟仿真的研究

为更好地实现视景仿真的实时场景渲染,使虚拟环境更加逼真形象,提出了云彩和薄雾的实现方法,给出了虚拟大气环境的模拟仿真过程.Vega是一个先进的虚拟场景开发工具,采用Vega开发虚拟大气场景,在大气模拟仿真领域有着非常广泛的应用前景.     

交会对接仿真电视图像TMO算法主观评价

通过对实时渲染仿真交会对接电视图像的主观评价,指出调和映射处理(TMO)算法的修正是提高仿真场景逼真度的方法.基于交会对接仿真电视图像TMO算法应用,分别针对S-curve算法、自适应对数算法和Reinhard算法设计了基于静态图像对比的亮度调和因子评价实验和基于动态场景对比的算法应用距离段评价实验,并对实验结果的均值、标准差以及HSD值进行了计算与分析;上述3种算法亮度调和因子分别为6.0,0.6和2.2,依次应用于远距离,中、近距离和靠拢距离时仿真电视图像有最佳评价和显示效果.实验结果表明,采用同种TMO算法处理的交会对接仿真图像动态场景真实感效果优于静态图像;在交会对接不同距离段内,仿真场景需要采用不同的TMO渲染方法.     

基于HSI亮度分量和RGB空间的图像去雾算法

图像去雾技术处理的目的是消除雾霾对视频监控图像的影响,提高雾霾图像的视觉效果。目前,一般去雾图像只是比较去雾后和去雾前的图像,处理结果通常失真严重或过饱和,不能在保证细节清晰的同时保证颜色信息完整。针对上述问题,提出了一种基于大气散射模型和光学原理,建立具有散射特性的HIS亮度转换模型,并与RGB空间结合计算的图像复原方法。该方法通过分析晴天图像和雾霾图像的对比关系,结合HSI空间人眼视觉最敏感的亮度分量计算出图像场景的相对深度关系,利用大气散射模型以及景深比,对雾霾视频图像进行清晰复原和结果的测评。实验结果证明,与只从RGB空间计算的去雾霾方法对比,所提方法去雾效果更清晰,彩色失真和过饱和程度更小。     

基于GPU的地球大气层和三维体积云仿真

分析地球大气层的实际参数及大气密度随海拔高度变化的关系,设计光线投射算法,在图形处理器中实现空气粒子的精确大气散射运算,通过建立3D查找表对计算过程进行加速,实现地球大气层的高效仿真和大气内部高密度三维体积云的实时渲染.实验结果表明,该方法真实感较强,渲染效率较高.     

基于线性加权的自适应图像去雾算法

在雾霾天气下,大气散射作用导致采集图像信息丢失。针对这一问题,以暗通道先验原理为基础,提出一种基于线性加权的自适应图像去雾算法。首先,在计算暗通道函数时,采用一种改进方法生成精确的暗原色图,并使用图像锐化技术确保场景边界特性;其次,针对复原图像对比度过深,定义一种自适应的线性加权方式计算准确的大气光强值,确保得到代表实际场景的透射率图;最后基于大气散射的物理模型,得到清晰的无雾复原图片。实验结果表明,该方法能有效地实现图像去雾,且具有效果好和速度快的优点。     

虚拟场景中的实时视频显示研究

针对虚拟场景中实时视频显示过程中设计流程复杂,代码多,画面不畅等问题,提出了基于Kinect摄像头的实时视频添加方法。该方法以Billboard技术为基础,利用Kinect对现实场景进行彩色数据和深度数据捕捉,并在虚拟场景中进行实时渲染和显示,最终实现实时视频子窗口的添加工作。整个程序设计流程简单,渲染效果画面流畅。     

基于OPENGL的树木场景渲染分析与实现

研究了基于OPENGL的树木生成算法与树木场景渲染模式,针对自然界中的植被场景中植物的三维建模难以实现高效、快速、准确的实时渲染的难题,为改善树木形态结构建模与实时渲染的效果和速度,提出了一种面向GPU的针对叶簇的渲染架构,给出了树木建模与渲染的具体实现算法,并完成了三维替代物渲染技术,结合叶簇不同形态,采用基于几何模型的枝干渲染和基于2.5维替代物的叶簇渲染,较大地提升了视觉效果的真实性,使树木建模与实时渲染效率和准确性均得到明显提高。仿真结果表明,树木场景渲染实现模式能够较好的满足图像处理需求。