景深效果绘制技术综述

景深效果能够增强计算机生成图像的真实感,因此关于这类效果的绘制已成为计算机图形学中的重要研究方向。针对景深效果的绘制问题,首先研究和分析各种相机镜头模型的光学成像原理,比较各类镜头模型的特点和模拟景深效果的能力;然后分类总结景深效果绘制的基本原理和典型算法,比较各类景深绘制方法的优缺点。最后指出景深效果绘制技术的应用价值,并展望未来的研究方向。     

基于 GPU的实时景深模拟 *

在研究透镜成像模型与针孔成像模型的基础上 ,在计算机三维场景成像中实时地模拟出景深效果。算法利用了 MRT( multiple render targets)技术及 GPU的可编程性 ,在渲染时将场景存为纹理 ,并输出了像素的深度值和模糊因子 ,利用模糊因子计算每像素模糊圈大小并对图像进行滤波 ,最终在模糊圈内对清晰图像和模糊图像进行融合 ,模拟出景深效果。以一个场景的景深模拟为例 ,展示了不同聚焦时的景深效果。     

基于GPU的图像快速旋转算法的研究及实现

本文提出一种基于GPU（图形处理器）的图像旋转并实时绘制方法。首先,文章概述了一种由GPU完成旋转变换的算法,指出其存在的问题与局限性;然后,引出基于GPU的图像旋转算法,并利用DirectX9．0作为软件开发包,在VC＋＋6．0平台实现了图像的旋转以及实时显示;最后,对两种方法的实验结果进行了比较与分析。算法充分吸收GPU在速度以及节约CPU资源等方面的优势,保证了图像旋转的运算速度与旋转质量。     

基于后处理的实时景深模拟与应用

针对虚拟现实系统中的景深模拟问题,提出了一种改进的基于图形处理器(GPU)的后处理景深模拟算法.该算法在场景渲染时将全分辨率纹理图存入离屏缓存区,利用该离屏缓存区的Alpha通道输出每个像素的线性化深度信息;对这个全渲染的场景纹理图作下采样处理,得到原图像1/16大小的图像;对下采样后的场景纹理进行可分离二维高斯滤波,生成模糊的场景纹理图;通过泊松采样方法,在弥散圈内将两幅纹理图基于线性化深度信息进行融合,模拟出了景深效果.最后将该算法应用于一个海上搜救虚拟现实系统.实验结果表明,所提算法较好地仿真了景深效果,改善了传统后处理滤波算法的深度连续性差、亮度扩散等问题,并能满足实时交互需求.     

改进的后置处理景深算法

根据作为后置处理的景深对实时性、真实性等特性的需求,提出改进的方法处理景深特效.在计算散光圈半径时,使用线性化的深度,使各处深度的精度统一,并以此作为优化遮挡关系问题的基础；由于聚焦对象和非聚焦对象存在互相影响,使用平滑的散光圈插值,并把像素颜色外推的散射操作较好的模拟成GPU可直接识别的聚集操作,降低遮挡像素间的相互影响；改进散光圈内的随机采样,提高采样像素的有效性；增加一个大型模糊和小型模糊,分别应对需要过多模糊和需要较多细节处,改进模糊图像和未模糊图像的插值函数,使其能得到更好的效果.     

大规模音乐喷泉的实时模拟

音乐喷泉被广泛应用于城市和景区的美化,如何对其进行模拟被越来越多的研究人员关注。提出一种大规模音乐喷泉的实时模拟方法,借助音乐数据建立音乐喷泉的粒子运动模型,通过充分挖掘图形处理器强大的并行处理能力,突破了海量粒子系统实时运动计算及实时绘制的瓶颈,并且针对喷泉水滴的特点,改进了绘制方法,成功地实现了对大规模音乐喷泉的实时模拟。     

GPU加速的光滑轮廓线绘制

轮廓线的高效提取是非真实感绘制的一个关键问题。提出了一个完全利用GPU生成光滑轮廓线的高效算法。在几何处理阶段,先根据相邻三角形的法向量与视向量的关系检测出轮廓线,然后对轮廓线进行宽度扩充,同时对轮廓线顶点设置相应的渐变因子;在像素处理阶段把渐变因子转化为相应的alpha值,通过光照生成卡通渲染,最后通过alpha混合得到光滑轮廓线。算法完全在GPU里实现,能满足实时的绘制要求。     

基于GPU的真实感毛发快速绘制

提出一种基于图形处理器(GPU)加速的真实感毛发快速绘制方法.方法通过混合绘制多层次的半透明纹理层来表示物体表面的毛发效果,并在绘制过程充分运用了GPU的可编程功能.其中采用GPU的顶点绘制器来完成多层网格层顶点位置的计算;采用像素绘制器来实现毛发特殊光照效果的计算.实验表明,通过采用GPU可编程计算,毛发的绘制速度得到了明显提高.方法对中等规模的模型达到了实时的毛发绘制速度,并具有逼真的仿真效果.     

柱面全景图像拼合算法研究

IBR技术是近几年来在基于传统几何图形建模方法基础上发展起来的一种新的绘制方法,它用数码相机拍摄到的或计算机生成的照片来绘制新视点处的图像,具有绘制速度与场景的复杂度无关的特点。论文从实际应用的角度,提出并实现了图像拼合的新算法,新算法结合了手动拼合与自动拼合算法的优点,既可用于全景空间图像拼合,亦可用于普通图像的拼合,效率高。     

基于VR与Agent技术的室内漫游系统

基于VR与Agent技术的室内漫游系统,其系统构架分为:漫游场景对象配置和由客户、知识Agent及服务器等通过因特网互联组成。室内漫游包括场景管理和交互性实时绘制。浏览器遵循ISO制定的虚拟现实建模语言(VRML)规范,选用JAVA作为辅助工具,使VRML节点具有对象交互和处理消息的能力。     

一种实体识别的后期处理优化算法

传统实体识别中有两种常用的方法:一种方法是基于概率模型的机器学习方法;另一种方法是依靠领域知识作度量标准匹配的方法。在基于相似度和概率的记录匹配技术的基础之上增加了数据预处理和后期处理,并在后期处理过程中进行了优化,主要包括不一致性消除、记录更新以及等价消除。实验结果表明,该算法得到了更好的实体识别结果。     

基于深度预测的HEVC编码单元快速划分算法

高效视频编码HEVC(High Efficiency Video Coding)采用计算复杂度较高的率失真优化方法对编码单元CU(Coding Unit)划分进行判决,具有较高的时间复杂度,编码所需时间较长。为降低HEVC编码复杂度,加快编码速度,提出一种基于深度预测的CU快速划分算法。首先依据当前CU与周围相邻CU和参考帧中当前位置CU的深度相关性,预测当前CU的最优深度,然后使用相邻相关分割法或依据当前CU深度和预测深度的关系对当前CU进行递归划分。为减少预测带来的误判,在CU深度级别由2级到3级的划分中,使用率失真或百分比的方式进行二次判定。实验结果表明,该算法与原始的HEVC编码方法相比,在亮度峰值信噪比减小0.07 d B,编码比特率增加0.88%的情况下,整体编码单元划分时间缩短37.7%,具有较高的时间效率。     

基于快速行进算法的深度图像增强算法

由于Kinect设备采集的深度图像存在空洞,传统的算法无法对空洞进行有效地填充,针对这一问题研究了一种基于快速行进FMM(Fast Marching Method)的深度图像增强算法。该算法首先将彩色图像作为输入,计算各像素与邻域像素的多尺度结构相似性MSSIM(Multiple-Scale Structural Similarity);然后利用MSSIM构造扩散函数,通过改进的FMM算法,估计深度图像空洞区域像素的深度信息;最后为了突出深度图像中物体边缘信息,采用改进的引导滤波算法对修复后的深度图像进行增强,使得修复的深度图像具有保持边缘的特性。实验结果表明,该算法可以准确地填补深度图像的空洞,并且能够有效地保持物体边缘细节,解决了Kinect设备采集中存在深度图像空洞问题,并能促进三维重建技术的研究及应用。     

多重小波函数值的快速算法

１．引 言 在小波的构造和应用中，小波的连续性、紧支撑性、正交性、插值性，特别是小波的对称性及反对称性等深深地吸引着小波分析理论的研究者及从事小波分析理论的应用者，但单一小波很难（甚至不可能）同时拥有上述性质．近来，为了获得具有这些性质的小波，多重小波被引入［１，２］并很快在工程和计算各个方面得到广泛的应用［３－５］．在数值分析和工程应用中，仅依赖于两尺度矩阵序列是不够的，还需要大量的小波在一些点的值，而对多重小波函数值的快速算法尚缺乏研究．本文给出计算多重小波函数值的快速算法．该算法具有存储量小…     

Toeplitz矩阵相乘的一种新快速算法

将Toeplitz矩阵分解为一个循环矩阵和一个下三角Toeplitz矩阵之和,以及一般卷积向循环卷积的转化,借助快速Fouier变换(FFT),导出了一种计算两个n阶Toeplitz矩阵乘积的新快速算法,其算法复杂性为2n2 63/4n log2n-15n-34次实乘运算,4n2 63/2n log2n-18n 23次实加运算,与已有的优化算法相比,在实乘次数有所降低的同时,实加次数降低了近1/3,是目前复杂性最小的一种算法.     

Toeplitz矩阵相乘的快速卷积算法

本文利用Ｔｏｅｐｌｉｔｚ矩阵可分解为循环阵与斜循环阵之和的特点２，借助于卷积的ＦＦＴ算法，推导出计算两个Ｔｏｅｐｌｉｔｚ矩阵之积的一种新的快速算法，其乘法复杂性为２ｎ＾２＋Ｏ（ｎｌｏｇ２ｎ）。     

求Sylvester矩阵逆矩阵的快速算法

本文利用m+n阶Sylvester矩阵的位移结构并在假设该矩阵的所有顺序主子矩阵可逆的条件下给出了求解Sylvester矩阵的逆的一种快速算法.该算法所需计算量为O(m+n)~2,而高斯-约当消去法所需计算量为O(m+n)~3.最后通过数值算例说明了算法的有效性.     

基于方向场的指纹分类快速算法

本文经过分析比较以前的指纹分类的算法,提出一种基于Walsh函数的算法获取指纹的奇点和方向场,并利用方向场进行指纹分类的快速算法.根据指纹方向场的特点,以指纹奇点为中心,考察其邻近八个指定区域方向场的大致走向.依据传统的指纹分类方法将指纹分成弓型、斗型、左箕型和右箕型四种类型.实验表明,这种算法程序编制简单,计算速度快,检测结果可靠.     

对一种快速边缘跟踪算法的讨论

本文首先介绍了一种快速边缘跟踪算法的原理,然后针对如何提高该算法的处理速度所涉及的问题进行了深入的讨论．     

一种快速DEM生成算法

数字高程模型ＤＥＭ在地理信息系统（ＧＩＳ）中有着广泛的应用。它是生成三维立体地貌，计算地面距离、坡度、土方、面表积等的基础数据模型，也是巡航飞行器地形相关匹配的基础数据。本文首先提出了一种由离散无序数据快速生成ＤＥＭ的方法，着重讨论了数据分析技术、分块搜索技术。同时还给出了一种启发式自适应分块方法。最后报告了笔者用该方法生成ＤＥＭ的实验结果。