综合几何信息的实时线绘制算法

以三维网格模型的微分几何信息为依据,结合视点相关和视点无关的线绘制方法,提出一种基于GPU的实时绘制算法.基于视点曲率在图像空间中计算提取视点相关特征线,同时利用风格化纹理和主曲率信息绘制视点无关特征线.根据三维模型信息与预设计的风格化纹理,在像素着色器中对视点相关和视点无关的2类特征信息进行计算,然后结合两者结果得到令人满意的绘制结果.实验结果表明,由于所有计算在图像空间由GPU并行完成,可以高效地提取特征线;采用风格化纹理的设计增加了图像空间风格化绘制的可控性,弥补了图像空间算法的风格化可控性差的缺点.此外,文中算法不仅可以进行实时的风格化线绘制,以该算法为基础还可以进行进一步的艺术仿真,如国画的模拟等.     

基于显著性分析的网格模型语义特征线提取

现有的基于局部微分属性度量的网格模型特征线提取方法较难描述模型全局语义特征。为解决该问题,提出一种基于显著性分析的、符合人类视觉注意力机制的语义特征线提取算法。首先以谱图理论为工具,构建网格模型光顺三维基准面,获取网格顶点显著性重要度;利用离散拉普拉斯—贝尔特拉米算子方向属性构建网格语义特征区域,提取特征区域骨骼线,对骨骼线进行优化后得到模型语义特征线。该算法完全去除了模型局部微分几何量的度量,提取的特征线能很好地完成全局语义特征描述。实验结果证明了算法的有效性。     

GPU加速的物体空间线绘制算法

提出一种网格模型线绘制的GPU加速算法,其在物体空间进行计算,避免了图像空间计算的不连续性.提出了GPU加速物体空间线绘制的通用算法框架,理论上对任何特征线定义均可以按照该框架实现GPU加速的特征线绘制;基于该框架,实现了轮廓线与光极线(photic extremum lines,PEL)2种特征线的GPU加速绘制.实...     

基于图象空间判据的地表模型加速绘制技术

在利用图形绘制实现虚拟现实的研究工作中，为了加速图形生成以保证实时的图形绘制，物体层次细节模型LoD(level of detail)的选择是其最主要的解决办法.其主要原理是根据物体对于观察者的重要性选择该物体绘制的细节.地表模型作为多边形网格模型的一种特殊几何模型，在各种虚拟现实系统中有着重要而广泛的应用.该文通过对地表模型实时生成特殊性要求的分析，提出具有焦点加权因子的基于图象空间误差的、适用于地表模型特殊性的、有效的加速简化方法.以焦点和显示面积的有效结合作为物体重要性评价尺度，有效地简化了地表模型的绘制.同时，算法结合均匀网格模型的多分辨率细节层次模型，以“块”作为地表模型大面积简化的空间单位，加速地表模型的简化操作，以实现较为复杂的地表模型的实时绘制.     

一种改进的SIFT特征点检测方法

尺度不变特征变换(SIFT)图像匹配算法采用高斯差分算子(DoG)进行特征点检测,计算上使用相邻尺度高斯平滑后图像相减。在实践中,检测出的特征点遍布整个图像,造成后续计算量大且误配率高,降低了SIFT算法的实时性。针对以上问题,采用一种优化后的区域检测方法对SIFT特征点检测进行改进。首先利用优化后的区域检测方法检测出目标物体,然后运用DoG算子提取特征点,使特征点集中在目标物体上,从而简化计算,提高SIFT算法的实时性。最后,给出改进算法的实验结果和应用前景。     

实时三维人体卡通运动的设计与实现

为了实现虚拟角色的三维卡通运动,提出一种结合卡通滤波与骨骼模型自动绑定的实时生成算法.首先运用高斯拉普拉斯算子对捕获的运动数据进行滤波,然后用热量平衡的原理来自动绑定给定的人体模型,最后将滤波后的运动数据加载到绑定好的模型中,生成卡通化的夸张的动画序列.为了避免出现"collapse"和"candy wrapper"等走样现象,采用了SBS算法对网格进行变形.运动捕获数据滤波与蒙皮过程均使用GPU进行了加速.实验结果表明,运用该算法生成的动画效果满足动画法则,网格变形后表面光滑,用户交互简单.     

基于特征约束点的纹理映射算法

纹理映射技术用于生成物体表面的纹理细节,是真实感图形技术的重要组成部分,也是计算机图形学的一个重要研究方向.针对目前很多纹理映射算法计算量大,方法比较复杂的缺点,应用Candide3作为三维网格模型,提出了一种快速有效的基于特征约束点的纹理映射算法.通过在三维网格模型和纹理图像上选取少量对应的特征约束点,利用三角网格剖分算法在纹理图像上建立选取特征点的三角网格.进而通过求取质心坐标的方法计算出三维网格模型上所有特征点的纹理坐标并完成整个三维网格模型的纹理映射.实验结果表明,提出的算法计算速度较快,能够得到高真实度的纹理映射效果,并且适用于不同纹理图像映射到同一三维网格模型上.     

基于拉普拉斯算子的三角网格模型的平滑与压缩算法

三角网格模型被广泛应用于各个领域并迅速发展,为了既保留网格模型的局部几何特征,又在平滑去噪的同时能够较好地保持边缘、纹理等细节信息,提出一种基于拉普拉斯算子的偏微分方程平滑方法,可以得到较好的去噪效果;为了更加方便三维数据的传输与操作,采用了一种在拉普拉斯算子的基础上,对三角网格模型进行特征分解进而进行光谱压缩的方法,可以实现对模型的压缩.     

基于频率域的三维网格模型零水印算法

针对加强行版权保护问题,传统水印嵌入算法为避免模型失真,只能降低水印嵌人强度,但会造成水印鲁棒性下降,采用零水印方法则可以有效的解决水印透明性和鲁棒性之间的矛盾问题,提出了一种基于频率域的三维网格模型零水印算法,不对模型数据进行任何改动,将模型按拓扑数据分割为若干子块,在各子块内进行拉普拉斯频谱分解,用于注册的水印由包含模型几何特征主要能量的频域低频系数构造生成.实验结果表明,算法可避免模型失真,构造的水印可以抵抗多种常见的攻击手段,例如网格的平移、旋转、各向一致缩放处理,以及一定强度的顶点随机噪声攻击,并且算法在提取水印时可无需原始网格模型参与.     

基于GPU的交互式动态折射绘制算法

提出一种完全基于GPU的更准确的折射绘制算法.该算法不需要任何预计算,可直接绘制基于网格表示的复杂物体,能交互式地绘制动态可变形物体的多次折射和全反射现象;通过在正投影空间上进行光线与物体的求交运算来跟踪光线穿过物体的准确路径（包括折射及全反射路径）,可以生成真实感很强的折射及全反射图像.最后通过在光线传播路径上使用体绘制中的散射和吸收模型来模拟半透明物体的真实感绘制.