八叉树编码与GPU加速结合的光线投射法

为了同时保证绘制速度和图像质量,提出了一种基于GPU加速的光线投射算法.该算法利用图形硬件自带的三线性插值功能来完成光线投射算法中耗时的采样、插值过程,在采样过程中进行空间跳跃,以实现绘制加速.实验结果表明：该算法保证了高质量的图像绘制效果,在增加存储容量较小的同时将绘制速度提高了95倍,实现了海量体数据基于GPU的实时绘制.     

基于GPU加速的光线跟踪体绘制算法研究

光线跟踪算法是真实感图形学中体绘制的主要算法之一,本文分析了基于GPU的光线跟踪技术的实现原理,设计了基于流的GPU光线跟踪体绘制方法。根据设计的三个实验场景所包含的三角形面片数,在2种不同分辨率下,分别实现GPU和CPU的光线跟踪绘制。通过实验结果比较、分析,发现随着场景复杂度的增加,基于GPU加速的光线跟踪算法将明显优于CPU上的算法。     

基于GPU的实时人群混合绘制

虚拟现实技术中,大规模人群的绘制需要绘制终端具有很强的计算能力,为了提高人群动画的实时渲染速度,本文提出了一种基于GPU的人群绘制方法.通过使用静态层次细节(LOD)技术,结合几何和动态Impostor的混合绘制方法,进行实时人群绘制.实验结果表明,本文的人群混合绘制方法CPU与GPU之间负载均衡,可以获得更好的绘制效率.     

基于加速结构和CUDA的光线追踪算法和技术研究

光线追踪是常用的绘制技术之一,由于能够方便的模拟生成复杂光照效果,生成高质量图像,在很多领域都有着广泛的应用。光线追踪渲染的主要运算操作耗费在光线与场景相交的判断上,可以在两个方面提升效率,一是通过建立某种空间组织结构来加速相交计算过程;另一种方式是通过并行计算模式,结合硬件来实现同时计算。首先介绍了并行计算在光线追踪计算中的作用;接着介绍了并行计算及GPU计算的一些重要概念;然后介绍了常用的加速结构及实现原理,以及基于表面积的启发式算法;再接下来进行了基于加速结构和CUDA的射线追踪算法的并行化实现及效率测试,最后进行相关分析和总结。     

二级光线跟踪的并行计算

基于图形处理器(GPU)体系架构研究二级光线跟踪技术,使其交互式地绘制出真实感极强的图像.基于二级光线的特性和GPU体系结构的特点,提出以下技术:具有高并行度的加速结构快速构造方法;二级光线包的自适应生成方法;自适应的并行光线跟踪算法;面向优化带宽使用的数据动态管理方法等.实验表明,该方法可以最大限度地发挥图形处理器强大的并行计算能力,有效地使用硬件计算资源和存储资源,从而大大地加快二级光线跟踪的并行计算.     

关于光线投射算法的OpenGL高效实现

采用光线投射算法对二维(2D)图片实现三维(3D)重建,用3线性插值算法计算每个采样点的颜色值和不透明度,提高三维重建图像后的精度。该算法实现主要借助于OpenGL函数库及其三维观察矩阵,以其精确计算规则三维数据场在观察方向上的二维投影区域,减少了光线投射算法中投射光线数量。根据Phone光照模型为数据场预先计算和保存明暗表,并通过优化常规现实代码,有效地提高了光线投射体绘制算法的效率。该算法既保证了精度,又提高了显示的速度。     

基于Brook在GPU的应用

依据现代GPU在通用计算方面的功能,提出了基于Brook在GPU上执行通用计算的实现方法,运用图像分割、快速傅立叶算法和光线跟踪3个应用对该方法进行了评估。评估结果表明GPU在Brook环境下通用计算能力优于CPU。     

基于向量融合的GPU算法

传统的光线投射算法能够得到清晰的体绘制图像，但由于其运行量巨大，导致速度慢，性能低。J．Krue ger等人提出了基于GPU的光线投射算法大幅度地提高了绘制性能，但在图像融合阶段仍未能充分利用GPU的向量运算的优势。为此，本文将图像融合阶段部分标量运算转换为向量和矩阵运算，绘制性能得到了进一步提升。     

跟踪光线微分技术在纹理处理中的应用

依据光线跟踪算法和纹理映射技术,提出了一个利用光线微分计算光线密度的方法,即在进行光线跟踪的同时,进行跟踪光线微分。实践结果证明,把求得的光线微分应用于纹理映射技术中可加速绘制速度,并有适用面广、易于实现的特点。     

工程地质三维岩性网格模型体绘制的边界平滑方法

目的 为了解决工程地质三维岩性网格模型体绘制过程中岩性属性在岩层分界处非连续过渡而产生锯齿的问题,方法 提出一种三维岩性网格模型细分的边界线性平滑方法。基于岩层水平连续和纵向上空间叠置关系下老上新的特点,借鉴相邻钻孔岩层连接地质界面的思路,将岩性网格组织为横向上规则划分、纵向上记录岩层段顶底高程值的形式,类似规则分布的虚拟孔（称为垂直柱Pillar）,并基于此种形式在光线投射过程中利用采样点周围4个岩层段形成属性计算单元,再定义相邻柱Pillar上岩层连接规则和16种空间单元细分模板,实现模型空间内任意点的岩性属性线性计算。结果 通过WebGL2.0在GPU中实现与验证,得出可以明显平滑纵向上的岩层分界,解决了体绘制岩性边界的锯齿问题,最终实现采样点岩性属性的计算并得到平滑后的效果。结论 结果表明,将岩层特点与体绘制光线投射算法空间采样过程结合,针对水平连续假设的工程地质岩层具有较好的平滑效果,可为工程地质岩性网格可视化的抗锯齿处理提供一种新思路。但是,因岩层间没有明确清晰的层序关系,因此不能处理含断层的模型,也不能处理大倾角岩层横向不连通的情况。