用于激光表演系统的光栅图像矢量化软件的设计

本文探讨了从最初编辑好的光栅格式图像到可以被激光表演系统所接受的矢量格式图像的转换即矢量化的过程和算法。此过程通过一系列的图像处理方法，得到图形的矢量格式，并进一步通过几种压缩方法进行了简化，减少了激光扫描点的数目，使其可以达到更好的表演效果。     

基于多尺度笔刷的分层油画风格化

基于图像的油画风格化绘制是计算机图形学领域非真实感绘制研究的热点之一.为了进一步提高图像油画风格化的质量,提出了一种基于多尺度笔刷的分层图像油画风格化绘制算法.该算法模拟艺术家的油画绘制过程,采用不同尺度的笔刷按照从粗到细的顺序逐层绘制.在每层笔刷绘制中,首先使用增量Voronoi序列采样点和图像切线方向场确定笔刷流线,然后结合笔刷形状与笔刷高度场进行纹理贴图,得到最终的图像油画风格化绘制结果.通过与现有算法比较,文中算法不仅能模拟真实的油画绘制过程,而且生成的油画效果层次感更强,充分体现了图像的结构特征和油画细节.     

基于Fourier描述器的汉字字形生成及合成的改进算法

对基于Fourier描述器的汉字字形生成及合成算法进行了改进。通过增加重复点和线段细分,改善了汉字的重构效果,提供了汉字笔划顺序调整、笔划起点调整和跟踪方向的一致性处理算法,处理后的汉字可完全满足使用Fourier描述器合成汉字字形的三个必要条件。     

基于直线生成的卷积霍夫线段检测

直线检测作为计算机视觉的上游任务,为下游包括工业视觉、遥感图像分析等任务提供支撑。直线检测的一大方向是霍夫直线检测,但现有霍夫检测基于近似原理设计计票器,直线检测准确度不高。为提高霍夫变换线段检测的准确度,利用卷积改进霍夫直线检测的计票器并提出基于直线生成的卷积霍夫线段检测方法。利用中值滤波对原始图像中的复杂纹理平滑处理后检测图像中的边界;通过按位异或卷积去除边界检测结果中的噪点并保留候选的线段端点;将候选的线段端点两两组合并使用布雷森汉姆算法进行线段生成,由利用卷积改进的计票器判断生成的线段是否存在于边界上;确认端点所构成线段位于边界后求取端点对之间的参数并合并参数相似的加检测结果,得到最终线段检测结果。对比实验中该方法的F1指标为0.762 6,优于对比方法中最高的0.652 3,证明该方法保留了霍夫变换较高鲁棒性的同时提高了检测结果的准确性。     

基于三维规则数据场的快速光线投射法

光线投射法是体绘制技术中的经典算法。该算法原理简单、明了,并能产生高质量的显示图像,但由于所有体素参与了图像绘制,运行速度慢,从而极大制约了其在交互可视化中的运用。论文利用光线穿过三维规则数据场时与某一方向平面簇交点的快速确定及光线投射方向确定后两相邻平面间所截取线段为定长的特点,简化了光线亮度积分公式,从而在图像质量不减低的情况下,快速进行图像绘制。     

简单多边形内线燃烧动态轨迹算法

为了模拟草场上线燃烧的动态过程,提出了分别由位于点可视区域的圆弧和方向可视区域的线段组成的多边形线的燃烧轨迹模型.首先利用点可视和方向可视技术实现简单多边形的深度方向可视划分;然后在可视划分的子多边形内,通过计算有向线段与视点或视线的极小?极大距离来实现视线到任意线段或任意可视多边形的极小?极大最短路径的计算;最后分别在点可视区域计算出有向线段与圆的17种位置关系,在方向可视区域计算出有向线段与直线的9种位置关系,再根据这些位置关系确定入点和出点,画出燃烧轨迹的圆弧或线段,并通过VC++编程实现了整个算法.算例结果表明,该算法可以计算不同时刻的火场燃烧轨迹、不同地点的燃烧时间以及火场燃烧的最远距离和最长时间等.     

用于图像逆映射的搜索转移算法

图像逆映射是基于图像绘制技术的基础算法，但由于需要进行繁琐的参考域搜索过程，传统图像逆映射算法计算复杂度大、效率低。本文提出一种快速图像逆映射算法——搜索转移算法。该算法从场景的极线几何性质出发，将大量匹配搜索过程从参考域转移到目的域中进行，由于在目的域只需进行简单的判断操作，因此可以大大降低整体的匹配复杂度；同时，算法充分利用场景的空间连贯性，通过为目的域制定自适应的绘制顺序，有效地减小了实际需要搜索的步长。实验表明，搜索转移算法简单有效，能极大地降低搜索复杂度95％以上，提高计算效率10倍左右。     

运用AutoCAD绘制平面图形

运用AutoCAD进行平面图形绘制时,首先,对平面图形进行分析和条件分析,对图形分析时,要确定哪些是已知圆弧,哪些是连接圆弧,哪些是已知线段,哪些是中间线段,哪些是连接线段,对尺寸标注时注意尺寸基准,定形尺寸和定位尺寸。其次,选择恰当的工具。最后,确定绘图顺序,完成图形的绘制及尺寸标注。     

球面全景图漫游算法研究

基于图像的绘制技术不仅可以弥补传统基于几何绘制技术的不足。而且能给出更丰富的图像显示。基于实际应用出发,提出并实现了一种球面全景图的漫游算法。通过重投影球面全景图的可视部分到视平面上,可以生成虚拟场景在不同视线方向上的透视视图。针对直接使用重投影不能满足实时绘制的问题,提出了基于查找表的优化策略。     

局部PCA参数约束的Hough多椭圆分层检测算法

针对随机Hough变换(RHT)在复杂图像中检测圆及椭圆时随机采样所造成的大量无效采样、无效累积以及运算时间长等问题,提出基于局部PCA感兴趣参数约束Hough多椭圆分层检测思路。首先利用边缘检测算子获得边缘信息并去除边缘交叉点,在边缘图像中标记并提取出满足一定长度的连续曲线段;其次利用线段PCA方向分析确定是否属于有效曲线段;然后,对所有感兴趣曲线段按照标记顺序依次利用椭圆拟合办法初步得到感兴趣椭圆粗略参数,根据拟合结果进而模糊约束Hough变换参数搜索范围,得到精确椭圆参数;最后利用检测结果更新图像空间,删除已经检测到的椭圆,依次进行,直到所有椭圆检测完毕。实验结果表明,该算法在计算、存储消耗上均大大减少。     

基于相邻层间相似性和空体素跳跃的体绘制加速算法研究

Splatting是经典的基于物序的直接体绘制方法,运算数据量的多少制约着算法绘制图像的速度。为了进一步提升绘制速度,采用基于相邻层间相似性和空体素跳跃相结合的方法进行加速,在读取数据过程中对图片中的三维纹理数据进行筛选,并使用足迹表对筛选后的三维纹理数据进行二维投影,利用相邻层间相似性计算每一个点的灰度值,并根据灰度值将数据分类,算出对成像没有影响的空体素,跳过其绘制过程从而加速算法。实验结果显示,该算法能够在保证绘制图像质量的基础上,在一定程度上解决和改善Splatting算法数据的空间相关性和运算效率的问题。     

Distributed real-time rendering for ultrahigh-resolution multiscreen 3D display

Large-scale autostereoscopic three-dimensional (3D) displays can give audiences a truly immersive feeling with strong visual impact. However, the traditional autostereoscopic 3D display systems are limited by the display hardware, making it difficult to directly achieve large-scale 3D displays with high resolution. Multiscreen splicing with laser backlights can be used for large-scale and ultrahigh-resolution 3D display, but it normally results in subscreen image asynchronization, view zone error, or obvious edge overlapping. To solve the problems mentioned above, a distributed real-time rendering system for ultrahigh-resolution multiscreen 3D display is proposed. Fifteen 3D LCD display devices are driven through a host, cooperating with laser backlights, a lenticular lens array (LLA), and a directional diffuser to display high resolution, high frame rate, large size, and wide-viewing angle 3D images. The resolution of the whole display system can reach 23,040 × 21,600. The rendering system provides a large-scale and real-time 3D scene image with an ultrahigh-definition resolution at a speed of 40 frames per second and high quality.     

CRT显示图像的色彩管理新模型

目的 目前色彩管理模型或是注重呈色原理分析,或是仅控制模型的输入输出两端,导致色彩转换精度不高。鉴于此在分析呈色原理的基础上,提出一种CRT显示图像色彩管理新模型。方法 采用标准色靶作为实验样本,结合显示器的呈色原理,以色靶的彩色梯尺区色块代表整个色空间用以推导模型,解决了显示器色彩校正中样本色块选择的难题;随后,重新解释尤尔—尼尔森方程的参数,使原本只适用于印刷网点图像的呈色模型也适用于非印刷网点图像;其次,结合尤尔—尼尔森方程和显示器呈色原理,利用修正后的缩张拟合算法分单色、双色和3色逐步修正和补偿色彩误差,推导出CRT显示器的色彩管理新模型。结果 本模型能够提高CRT显示器的色彩管理精度54%以上,能够用于工程实际中的CRT显示器色彩管理。结论 借助于其他图像设备的呈色原理,本文模型不仅能提高色彩转换精度,也具备较好的参考借鉴价值。     

一种高效的光线投射体绘制算法

作为体绘制中的一个经典绘制算法,光线投射算法理论简单同时能产生高质量的图像,被广泛应用于医学图像可视化领域。但在绘制过程中有大量的投射光线和体素的重采样,导致绘制速度较为缓慢。为提高绘制的速度,文中提出一种高效的光线投射体绘制算法,通过引入碰撞检测技术减少投射光线的数目,避免冗余光线的采样计算,同时采用光线跳跃方法在碰撞检测包围盒内跳过对空体素的重采样,加快了光线合成的过程。实验结果表明,改进后的算法不仅能保证所需要的图像质量,还能大幅度地减少采样计算的时间,高效地提高绘制速度。     

基于高斯拉普拉斯的层次剥离体绘制

由于仅修改传递函数很难解决组织间的遮挡问题,尤其是同种组织间的遮挡问题。采用边缘检测的原理确定不同组织间的分层点,并针对基于梯度的层次剥离体绘制难于选择合适的梯度阈值的缺点,提出通过判断图像二阶导数过零点的方法,确定不同组织的分层点。同时,为了达到实时效果,通过图形处理器对算法加速,实现实时绘制的效果。实验结果表明,该算法能够自动地并实时地实现体绘制的分层显示,显示结果较清晰。     

Object‐order template‐based approach for stereoscopic volume rendering

Stereoscopic volume rendering provides powerful depth information, but it takes a long time to render two‐eye images. Previous algorithms based on reprojection methods project the result of one view of a stereo pair into the other instead of rendering a new one completely. Because of inaccurate mapping between the two images, the quality of the reprojected image is not satisfactory. This paper presents a new algorithm to preserve the accuracy of both images with very little increase in computation time. The efficiency of the new algorithm comes from the use of ray templates and object‐order processing. This algorithm makes two different templates for each eye and renders two images simultaneously, tracing the volume only once in object order. We also extend the algorithm to support image‐space supersampling by using more ray templates. Experimental results show that the image quality of the new algorithm is not only comparable with that of ray casting but also the rendering speed is near that of the interactive shear–warp algorithm employing object‐order processing and spatial data coherency. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

分布式实时渲染中帧同步的实现

分布式实时渲染系统有效地解决了单机渲染的时间瓶颈问题。但在该系统中,由于每一帧图像在各个部分的场景复杂度不一样,这样就造成了渲染端节点负载不平衡,这将导致各输出端节点显示的图像不能组成一幅连贯的图像。为了解决该问题,本文提出了在分布式实时渲染系统中,通过控制端节点发送命令通知渲染端节点切换缓冲,然后渲染端节点发送请求要求控制端节点发送数据的方法来实现分布式渲染的帧同步。     

利用距离变换实现CT图象中软组织显示

基于距离变换的软组织显示方法，由分割，距离变换，剥皮和体绘制4个步骤组成，为加快运算速度和满足实时交互的需要，在进行三维医学CT图象内部软组织显示时，采用了一种新的三维欧氏距离变换算法和基于体绘制的三维数据场多表面显示方法，实验结果表明，该方法能够清晰地再现皮下血管，肌肉与骨骼的空间解剖关系，在临床医学领域具有重要的应用价值。     

Index rendering: hardware-efficient architecture for 3-D graphics in multimedia system

Real-time three-dimensional (3D) graphics is emerging rapidly in multimedia applications, but it suffers from requirements for huge computation, high bandwidth, and large buffer. In order to achieve hardware efficiency for 3D graphics rendering, we propose a novel approach named index rendering. The basic concept of index rendering is to realize a 3D rendering pipeline by using asynchronous multi-dataflows. Triangle information can be divided into several parts with each part capable of being transferred independently and asynchronously. Finally, all data are converged by the index to generate the final image. The index rendering approach can eliminate unnecessary operations in the traditional 3D graphics pipeline, the unnecessary operations are caused by the invisible pixels and triangles in the 3D scene. Previous work, deferred shading, eliminates the operations relating to invisible pixels, but it requires huge tradeoffs in bandwidth and buffer size. With index rendering, we can eliminate operations on both invisible pixels and triangles with fewer tradeoffs as compared with the deferred shading approach. The simulation and analysis results show that the index rendering approach can reduce 10%-70% of lighting operations when using the flat and Gouraud shading process and decrease 30%-95% when using Phong shading. Furthermore, it saves 70% of buffer size and 50%-70% of bandwidth compared with the deferred shading approach. The result also indicates that this approach of index rendering is especially suitable for low-cost portable rendering devices. Hence, index rendering is a hardware-efficient architecture for 3D graphics, and it makes rendering hardware more easily integrated into multimedia systems, especially system-on-a-chip (SOC) designs.     

基于光线相关性的快速光线投射算法

光线投射算法是一种应用广泛的体绘制技术的基本算法，其存在的主要问题是绘制速度较慢。为了提高光线投射算法的绘制速度，以满足医学图像三维重建的应用需求，在深入研究和比较各种光线投射加速算法的基础上，提出了以接近云算法为核心的、适用于医学图像三维重建的综合性加速算法，并在PC机平台上实现了该算法，在保证图像质量的同时绘制速度提高了一个数量级左右，为医学图像三维重建的实用化提供了有效的手段。