条纹理映射

提出一种新的基于图像绘制的方法，能高效地利用图形硬件进行加速，避免成像过程中烦人的空洞填补计算,高质量地反映物体表面的三雏凹凸细节及视差变化．该方法首先为源深度图像中每个像素生成一个条状的纹理(条纹理)，即根据一个像素及其邻近像素的深度值，沿着深度方向为该像素插值生成多个具有不同深度值的点，它们一起构成谊像素的条纹理；然后，绘制时利用图形硬件的纹理映射直接处理这些条纹理.由于各个像素的条纹理的集合可以构成源场景的近似连续三维表示,从而大大增强了源深度图像表达三维模型细节的能力，而且成像时不必进行空洞填补的计算.与已有的同类方法相比，新方法的空间需求小，成像速度快，并且成像质量很高．     

虚拟场景中基于Motion Vector的人群图像绘制算法

针对虚拟场景中大规模人群图像绘制时由于采集图像数量有限,在视点连续变化时出现跳变的问题,提出了一种基于Motion Vector的图像绘制算法,该算法通过移动原始图像的像素位置生成相邻视点位置的图像,使得各个离散采样之间能够连续过渡,很好地解决了由于采样不足而引起的跳变问题,同时保证了绘制系统的实时性,实验结果验证了该算法的有效性。     

虚平面映射:深度图像内部视点的绘制技术

首先推导与归纳了图像三维变换中像素深度场的变换规律,同时提出了基于深度场和极线原则的像素可见性别方法,根据上述理论和方法,提出一种基于深度图像的建模与绘制(image-based modeling and rendering,简称IBMR)技术,称为虚平面映射.该技术可以基于图像空间内任意视点对场景进行绘制.绘制时,先在场景中根据视线建立若干虚拟平面,将源深度图像中的像素转换到虚平面上,然后通过对虚平面上像素的中间变换,将虚平面转换成平面纹理,再利用虚平面的相互拼接,将视点的成像以平面纹理映射的方式完成.新方法还能在深度图像内侧,基于当前视点快速获得该视点的全景图,从而实现视点的实时漫游.新方法视点运动空间大、存储需求小,且可以发挥图形硬件的纹理映射功能,并能表现物体表面的三维凹凸细节和成像视差效果,克服了此前类似算法的局限和不足.     

平面投射多分辨率软阴影绘制算法

阴影生成技术在计算机真实感图形应用中发挥着独特而重要的作用。基于模板缓存技术、图像融合技术及反走样技术等,提出一种多分辨率多平面投射软阴影绘制方法。该方法首先通过在光源上进行离散采样,获得一组硬阴影绘制图像;再通过颜色混合和模板缓存技术对这组图像进行平均化处理,合成得到软阴影图像;最后利用累加缓存对场景进行反走样处理,使软阴影绘制效果更加自然、柔和。该方法提供了绘制精度的参数控制手段,使用户可以交互地设定生成软阴影的分辨率。     

一种基于多边形柱面全景图的虚拟漫游新方法

提出了一种基于图像绘制的多边形柱面全景图的虚拟漫游方法。利用普通 的手持相机在一个多边形区域内沿某一路径拍摄并拼接多幅全景图,通过基于SIFT 的特征 点检测来计算深度,用狭缝图像插值来实现整个区域内的平滑漫游。该方法具有采样简单、 虚拟场景真实感强,支持连续大范围漫游的特点。     

基于逆向光线跟踪与图像绘制的运动水面反射场景绘制

提出了一种结合图像绘制和逆向光线跟踪的绘制算法来生成水面反射场景。首先,采用逆向光线跟踪方法获得视点所见水面反射场景点;然后在反射光线与场景相交点求解时,采用场景图像平面搜索,并将搜索到的图像平面象素点反向投影到观察坐标系求取光线与场景物体相交点以获取反射物颜色;最后按照Fresnel公式计算获得视点所见的水面上某点的颜色,通过对整个图像平面进行遍历,获得水面反射场景。使用该方法绘制的水面反射场景能够物理真实地模拟水面反射效果。对于波动水面附近或漂浮于水面上物体的反射场景,该方法较其它方法能够更好地获得物理真实的绘制结果。     

面向虚拟场景的深度全景视频绘制技术

高度复杂的三维场景通常包含几千万甚至上亿个三角形和丰富的纹理,大大超过了目前图形硬件的处理能力。传统基于几何的绘制系统通过牺牲画面质量来实现场景的快速绘制。与此不同,基于图像的绘制技术利用逼真的图像序列来生成高质量的目标画面。研究面向虚拟场景的IBR(Image-Based Rendering)技术来克服现有方法的不足,提出以深度全景视频DPV作为场景表示的基本单元,通过多段深度全景视频组成的深度全景视频网络来表示虚拟场景的漫游区域,它允许视点在漫游平面的封闭区域内连续运动。绘制算法根据目标视点参数计算深度全景视频环中对目标图像有贡献的候选区域,综合利用GPU的强大处理能力和浮点格式的绘制目标,以及多幅深度图像混合绘制技术对候选区域进行绘制来生成目标图像。实验结果表明,深度全景视频绘制技术可实现大规模虚拟场景高质量实时绘制。     

基于参数空间的混合多分辨率绘制

根据点和多边形在表示和绘制物体上各自不同的特点,提出了一种有效绘制细节高度复杂物体的多分辨率方法.3D表面被映射到参数平面,经规则采样成为几何图像,P-Quadtrees是基于几何图像建立的四叉树多分辨率层次结构.通过对四叉树的遍历,面向视点的表面用较大多边形面片绘制,光照细节通过法向映射完成;轮廓部分通过视点相关的LOD(level of detail)控制进行细化,使用点来绘制物体复杂精细的轮廓.通过此方法,细节复杂模型的绘制不仅可以被硬件加速,而且无论在表面还是在轮廓部分都能获得很好的视觉效果.     

基于拓扑映射的背向面去除算法

场景往往由多边形逼近表示,提出的背向面去除算法首先将场景中的多边形法向量正则化为单位向量,并将起始点移至原点,这些单位向量必定位于单位圆球上;然后将单位圆球分成若干个中心对称的区域,每个区域进行拓扑映射得到参考平面,可以求得每个多边形法向量所在的区域,并求出多边形法向量在区域边界圆盘面上的拓扑映射坐标．对同一场景而言,这些计算只需进行一次,称为前置运算．当视点向量位置改变时,则需动态计算视点向量和正背向分界线在每个区域的拓扑映射坐标;然后在一维射影直线上根据视点向量、法向量和分界线之间的拓扑映射坐标位置关系,判断该多边形是否为背向面．实验结果表明,算法运行可靠,有较高的检测速度,尤其是对同一场景,当视点变化时的多次检测效果显著．     

基于场景图的图像缓存绘制加速技术的方法

介绍了一种基于图像缓存技术的绘制加速方法，该方法利用漫游静态场景中视点移动的连续性加速绘制过程。该文介绍了图像缓存算法的基本思想与相关研究，在实现方式中，计算参考四边形与映射四边形相对于视点的角度差，作为衡量缓存纹理是否可用的误差控制标准，文章的最后提出了下一步有待于改进的研究点。     

基于几何与图像混合绘制中的快速WARP变换算法研究

基于几何与图像的混合绘制中，3D Warp算法以严格的数学变换为基础，从而能够保证准确的投影关系，但该算法在实时绘制阶段需进行大量的数学运算，故其时间复杂度较高，该文提出了一种新的快速Warp变换算法，算法以3D Warp算法为基础，采用了崭新的投影过程，从而使时间复杂度较3D Warp算法有较大幅度的下降（降低约7．51倍）。同时，该算法是一种流水结构，能够有效利用现有的加速硬件，而无需改变图形硬件的体系结构。     

基于延期着色的sort-first绘制集群*

传统的图形绘制集群采用前向着色,存在光照着色功能有限、计算负载难以预测等缺陷。为此,提出基于延期着色的sort-first绘制集群架构,该系统可以实时绘制具有复杂光照效果的多边形场景,并可利用延期着色的负载可预测特性,实现绘制节点间的负载平衡。同时,提出了基于Equalizer改造现有图形绘制引擎,构造基于延期着色的sort-first绘制集群的方法。实验表明,该系统可以在静态负载平衡策略下实现高性能的实时图形绘制,具备良好的可扩展性。     

运用层次纹理映射的基于图像绘制算法

提出一种基于图像绘制(image-basedrendering,简称IBR)的算法,以发挥图形卡的纹理映射功能,并能表现物体表面的三维凹凸细节.首先将深度图像的像素按其相关深度分为多层纹理图像,然后利用纹理映射的硬件支持,将这些层次纹理图像依次投影到与视点相关的成像面上,以得到所需目标图像.为了避免目标图像上出现空洞,在生成时,将纹素在深度层次上进行扩展.由于层次纹理图像需要较大的存储空间,并且在装入纹理缓冲时要花费大量时间,为此还提出一种基于压缩层次纹理图像的目标图像生成算法.实验表明新算法是有效的,尤其适于处理与整个物体大小相比深度层次不太多的三维景物,如有表面凹凸纹理(浮雕、门窗等)的建筑物表面等.     

复杂背景下彩色数字图像分割算法研究

为了提高复杂背景下彩色数字图像分割的准确率,减少噪声对图像处理的干扰,尽可能的缩短运行时间,需要对复杂背景下彩色数字图像分割算法进行研究。当前图像分割算法在彩色数字图像分割的过程中,仅仅考虑了图像像素的亮度值,没有考虑其空间特征,存在计算的复杂性过大等缺陷,影响彩色数字图像处理效果。为此,提出了一种基于随机权重粒子群的复杂背景下彩色数字图像分割算法。该算法先采用多尺度均匀滤波方法,对复杂背景下彩色数据图像进行划分,其中包含噪声和不含噪声的像素点的亮度值、结构元素以及局部区域内的图像像素加权亮度密度特征。采用多段图分割获取彩色数字图像的优化分割,在平滑项中代入彩色数字图像梯度信息,对彩色数字图像分割结果中的弱边界进行剔除,从而实现准确的彩色数字图像分割。实验仿真证明,所提算法增加了彩色数字图像分割的对比度和信噪比,提高了复杂背景下彩色数字图像分割的准确性。     

延迟着色的渲染管线优化

传统的GPU渲染方法是前向渲染,在当前的实时渲染领域中,一种叫做延迟着色的新管线利用了硬件的多渲染目标特性进行两个阶段的管线处理,在逐像素光照计算之前就完成了所有的可见性测试,将像素填充率降到最低。然而,延迟着色需要大量的视频存储空间,而且不能高效地渲染半透明物体,针对应用中的这些局限性提出可行的解决方案。     

实时绘制带斑纹的毛发

提出一种将reaction-diffusion过程纹理与Lengyel的毛发绘制算法相结合，实时生成带有斑纹的毛发的方法。利用vertexshader和pixel shader等硬件扩展功能对Lengyel方法进行了改进，不但提高了绘制速度，而且使得毛发的光照计算更为准确．     

基于颜色层次矩阵的卡通着色技术

传统的卡通着色技术是基于纹理技术,通过表面属性与光线矢量的关系来确定表面像素色彩.从感知心理学非真实感绘制模型和卡通渲染过程入手,在对传统的卡通着色技术研究分析的基础上,提出了基于颜色层次矩阵的卡通着色技术.不依赖于纹理,而是通过操作颜色层次矩阵进行渲染,其优点是能够实现多层次卡通渲染并在不同的约束条件下,能够灵活快速地实现多种效果.通过与传统方法的比较,结果表明算法具有较高的有效性和灵活性,为计算机非真实感绘制继续进行艺术加工奠定了基础.     

Hardware Assisted Fast Volume Rendering with Boundary Enhancement

In this paper,a new volume rendering method with boundary enhancement is presented.The boundary is extracted and represented by surfaces explicitly,Then,using 3D texture mapping and graphics acceleation hardware,the volume data can be rendered with controllable boundary shading effect almost in real time.Test shows that this method is 4-5 times faster than the previous methods.Moreover,it can also be extended to render the surfaces and the volumetric data together interactively.     

一种基于深度和颜色的3D表面重建方法

为了快速、有效地对三维物体的表面进行重建，提出了一种基于深度和颜色的3D表面重建方法。该方法利用同一物体在空间稀疏分布的不同视点下的多幅深度图像，根据3D物体表面同一点在不同深度图像上颜色和纹理的一致性，通过逆投影变换，可将图像中像素点映射到三维空间中的正确位置。然后在以物体为中心的单个坐标系下，进行数据融合，可得到三维物体表面各点的三维数据。实验结果表明该方法具有复杂度恒定、获取图像真实感强等优点，适用于形状、结构草杂的物体重建。