软阴影算法及实现

提出了一个实时软阴影算法。首先以光源为视点生成包含场景深度信息的“阴影映射图”,然后从观察者视点将场景渲染到一个屏幕纹理缓冲中,进而对此纹理采用percentage closer filtering (PCF)策略进行反走样,最后采用高斯滤波对阴影进行模糊处理。该算法不仅得到了较好的软阴影效果,并且也有较好的实时性,可适应实时动态变化场景的需求。     

基于GPU的光源空间平行分割阴影图算法

针对平行分割阴影图算法中当光线方向与视线方向不垂直时,场景中对象被冗余渲染到多层阴影图中的问题,提出一种基于GPU的光源空间平行分割阴影图算法.在光源空间中,利用光源视锥体将场景划分为不相交的多层区域,利用GPU为各层生成阴影图,以确保场景采样点不在多层阴影图中重复出现;同时给出了一种快速综合场景阴影效果的绘制方法,通过避免判断像素层次的操作提高了GPU的利用率.实验结果表明,文中算法解决了平行分割阴影图算法的冗余渲染问题,提高了渲染效率和场景阴影质量.     

快速反投影软影绘制算法

针对已有的软阴影映射技术允许在使用一张阴影贴图的条件下对复杂的动态场景实时渲染出比较真实的软影,而在处理大面积软影时算法的执行效率不高的问题,通过创建一种新的边界存储结构,提出了一种快速软影生成算法.该算法是一种3遍算法:第一遍从光源中心计算场景的深度图;第二遍采用边缘提取算子对深度图进行滤波,找到所有可能的边界点;第...     

基于物体级BSP树的大规模室外场景渲染

BSP树是图形学领域中用来加速大规模场景计算的重要手段之一.经典BSP树的构造策略是以形体表面的三角形本身作为分割平面,使得树的复杂度非常高,预处理时间长,所以一般适合于室内场景的渲染或碰撞检测.这里针对由许多小模型组成的大规模室外场景的渲染,给出一种构造物体级BSP树并利用其进行渲染的方法.这种方法在视点改变时无需更改BSP树,在视野范围不大的情况下,可以极大地提高渲染速度.实验结果证明了这种方法的有效性.     

基于点索引的网格模型的层次结构

针对稠密采样的网格模型．提出一种基于面片中心点索引的新的场景BSP树结构．与常规RSP树构造方式不同,文中RSP树以面片中心点位置作为场景中各面片二叉分类的依据,避免了常规BSP树构造方法中因分割与削分平面相交的面片引起的场景复杂度的增加,大大简化了BSP树的构造过程．实验结果表明：对稠密网格场景,文中的BSP树比常规方式构造的BSP树任加速光线跟踪算法中的求交测试具有明显的优势．     

视野驱动的自适应阴影图

阴影图是当前实时阴影绘制中的一种经典算法。该算法基于图像空间,当有限分辨率的阴影图映射到较大场景中时,就会由于采样不足造成锯齿形变走样。提出了一种实时的反走样阴影图算法,该算法首先获取当前视点所能够看到的场景范围,然后绘制该范围内的阴影图,并映射到场景中生成实时阴影。该方法同经典的阴影图算法相比,避免了场景中不必要的阴影绘制,提高了阴影图的利用率,反走样的效果很好。而且,该方法只需要绘制一到两幅阴影图,算法的实时性很强,可以满足一个上百万面片的大规模场景中实时阴影绘制的需要。     

透视-曲变阴影图

文中提出一种高质量硬阴影生成算法——透视-曲变阴影图(P-DSMs)算法,其使用曲变阴影图(DSMs)算法和LiSPSMs算法进行相互改进,结合了DSMs和LiSPSMs 2种算法的优点.首先使用DSMs对LiSPSMs的阴影生成结果进行了优化,降低了阴影生成时对近切面参数的依赖性;然后利用LiSPSMs弥补DSMs自身对视点无关方面的缺陷,即当视点靠近阴影时DSMs阴影质量不够理想.文中方法利用采样重分布思想去除阴影边缘走样,对视点信息的变化具有良好的适应性.实验结果表明,P-DSMs算法能结合视点信息动态地优化阴影生成质量,即使在视点十分靠近阴影时也能渲染出高质量的阴影.     

视点依赖的温室场景模拟与交互式漫游

为对包含日光温室的农业场景进行实时、逼真的绘制,采用基于视点的连续细节层次（LOD）来减少实际需要绘制的网格数据量,并基于包围盒技术实现了视点的碰撞检测,同时使用可见性剔除算法来加速场景渲染速度。在渲染温室内植物时,通过几何变换实现了大规模植物群体的快速构建,并在场景中使用阴影体算法来渲染阴影,生成了具有真实感的大规模温室农业场景。模拟结果表明该方法能有效地减少渲染的面元数目,大大提高了绘制速率,场景有较高的真实感,能够满足交互式实时漫游的要求。     

一种基于点光源的三维阴影的实时生成算法

阴影的生成在体现虚拟现实环境的真实感程度方面起着重要的作用,但现有生成阴影的算法普遍速度较慢,不能适应实时绘制的要求.该文提出了一种基于点光源的实时生成三维阴影的算法.该算法的基本思想是基于在一个复杂的虚拟环境中,某一时段内只有少数多边形相对于光源发生形状的改变,从而导致相应阴影计算的改变,而大多数多边形相对于光源是静态的.这样就有可能针对静态物体与动态物体分别作不同的处理,使尽可能少的多边形参与阴影计算.方法是,先用Tiling方法对静态场景进行预处理,确定相关阴影多边形集合,然后用SVBSP(shad     

基于重要性采样的动态场景全频阴影实时绘制算法

由于环境光源下的柔和阴影绘制需要针对每像素对来自全景方向的上千个光源进行昂贵的可见性计算,这给实时绘制带来了巨大的挑战.在消除预计算的前提下,提出了一种环境光源下动态场景全频阴影实时绘制算法.通过基于光照强度的环境图重要性采样、场景几何信息近似采样、阴影图预滤波、BRDF重要性采样等方法,实现了环境光源下动态场景的全频阴影及其环境映射绘制.实验表明,算法可满足环境光源、场景物体及其材质动态变化的要求,并可在保证实时绘制效率的前提下,取得近似于预计算算法的绘制质量.     

A comparison of three shadow volume algorithms

This paper describes and compares three different approaches to computing shadows. Each is based on the idea of shadow volumes: basic algorithm, Shadow Volume BSP Tree algorithm, and Shadow Tiling, based on 2D space subdivision. Binary Space Partition trees are used to organise the polygons in the scene in a front-toback order from the point of view of the light source, and then shadows on a polygon are computed by clipping the polygon to the shadow volumes of polygons closer to the light source. The three algorithms differ in their approach to minimising the number of comparisons of a polygon with the shadow volumes of its predecessors, and one of the algorithms represents the total shadow volume itelf by a BSP tree. The algorithms are compared analytically and statistically.     

Computing Dynamic Changes to BSP Trees

This paper investigates a new method for dynamically changing Binary Space Partition (BSP) trees. A BSP tree representation of a 3D polygonal scene provides an ideal data structure for rapidly performing the hidden surface computations involved in changing the viewpoint. However, BSP trees have generally been thought to be unsuitable for applications where the geometry of objects in the scene changes dynamically. The purpose of this paper is to introduce a dynamic BSP tree algorithm which does allow for such changes, and which maintains the simplicity and integrity of the BSP tree representation. The algorithm is extended to include dynamic changes to shadows. We calibrate the algorithms by transforming a range of objects in a scene, and reporting on the observed timing results.     

一种改进的点在多边形内外判断算法

为解决多边形内外算法中BSP树退化为链表的问题,提出一种改进的点在多边形内外的判断算法。在构建水平扫描线的BSP树之前,对水平扫描线按照Y值进行排序,将排好序的水平扫描线按照二分法的顺序插入到BSP树中,其查找时间复杂度为O(lbn)。实验结果表明,该算法在不增加BSP构建时间复杂度的前提下,能够保证BSP树的查找效果总是最优的,且简单易行,具有较好的通用性。     

基于多索引树的阴影光线遍历算法

阴影光线求交计算是光线跟踪的重要计算瓶颈。然而,构造一棵能有效剔除阴影 光线冗余求交计算的标准树结构仍然十分困难。为区分遮挡和非遮挡的阴影光线,提出一种基 于多索引树的遍历方法,在节点中增加提升遍历速度的索引。首先,针对遮挡光线为尽快与图 元相交的遍历特征,选择性的将位于叶节点上、对光线遮挡概率高的图元索引到中间节点,促 使光线提前在树中层停止搜索。其次,针对非遮挡光线为尽快搜索最邻近节点的遍历特征,为 底层节点建立邻接索引,减少节点搜索空间。利用帧间相关性预测遮挡类型,采用相应遍历方 法进行针对性的加速。相比专有树结构的遍历算法,该算法将遍历时效率提升 20%以上,具有 更好的遍历性能,且预计算时间更少。     

一种新的决策树模型在就业分析中的应用

决策树是数据挖掘中常用的分类方法。针对高等院校学生就业问题中出现由噪声造成的不一致性数据,本文提出了基于变精度粗糙集的决策树模型,并应用于学生就业数据分析。该方法以变精度粗糙集的分类质量的量度作为信息函数,对条件属性进行选择,作为树的节点,自上而下地分割数据集,直到满足某种终止条件。它充分考虑了属性间的依赖性和冗余性,允许在构造决策树的过程中划入正域的实例类别存在一定的不一致性。实验表明,该算法能够有效地处理不一致性数据集,并能正确合理地将就业数据分类,最终得到若干有价值的结论,供决策分析。该算法大大提高了决策规则的泛化能力,减化了树的结构。     

The Priority Face Determination Tree for Hidden Surface Removal

Many virtual environments are built from a set of polygons that form the basis of objects in the scene. Using priority-list algorithms, the sequence in which these polygons are drawn is dependent upon the location of an observer; the polygons must be ordered correctly before a realistic image can be displayed. It is necessary for a scene to be drawn correctly in real time from all locations before the observer can move interactively around the scene with complete freedom.
The binary-space partitioning (BSP) tree developed by Fuchs, Kedem and Naylor in 1980 stores the view independent priority of a set of polygons which can be used to obtain the correct order for any given view-point. However, the number of polygons grows significantly due to the BSP splitting stage, increasing the number of nodes in the tree. This affects linearly the number of tests necessary to traverse the tree to obtain the priority of the set of polygons.
The algorithm presented here is built using its associated BSP tree, but attempts to reduce the number of tests to, log_4/3 n , at the cost of a tree of size of O ( N 1.5^{log4/3 n −1}), where n is the initial number of polygons in the scene, and N the resulting number after BSP splitting. To achieve the increase in run-time efficiency, a height plane is used to restrict the view point of the observer to a fixed height, but the key to the efficiency of the algorithm is in the use of polygonal dependencies . In the scene; if we know our location relative to the front or back of a polygon, then our position relative to one-quarter of the remaining polygons, in the expected worst-case, can be determined.     

基于启发式遗传算法的QoS组播路由问题求解

研究了带宽、延时抖动和包丢失率约束以及费用最小的QoS组播路由问题,并提出一种启发式遗传算法。该算法有以下特点：（1）预处理机制;（2）树结构编码;（3）启发式交叉策略;（4）指导性变异过程,最后通过仿真实验证明该算法快速有效。     

三维复杂场景管理研究

三维复杂场景管理是三维地理信息系统、三维景观系统、虚拟现实的基础和核心。三维复杂场景管理应该充分考虑场景数据的复杂性、数据组织及调用的高效性。论文提出了一种结合八叉树、二叉空间分割树,门剪切的空间分割可见性算法,在此基础上并结合动态场景的设计,以及空间数据内存管理,设计并实现了复杂三维场景引擎。     

Energy efficient all-to-all broadcast in all-wireless networks

All-to-all broadcast is a communication pattern in which every node initiates a broadcast. In this paper, we investigate the problem of building a unique cast tree of minimum total energy, which we call Minimum Unique Cast (MUC) tree, to be used for all-to-all broadcast. The MUC tree is unoriented and unrooted. We study three known heuristics for the minimum-energy broadcast problem: the Broadcast Incremental Power (BIP) algorithm, the Wireless Multicast Advantage-conforming Minimum Spanning Tree (WMA-conforming MST) algorithm, and the Iterative Maximum-Branch Minimization (IMBM) algorithm. Experimental results conducted on various types of networks are reported. We show that neither of these methods is best overall for building all-to-all broadcast trees.     

变精度粗糙集模型在决策树构造中的应用

针对ID3算法构造决策树复杂、分类效率不高等问题,本文基于变精度粗糙集模型提出了一种新的决策树构造算法。该算法采用加权分类粗糙度作为节点选择属性的启发函数,与信息增益相比,该标准更能够全面地刻画属性分类的综合贡献能力,计算简单,并且可以消除噪声数据对选择属性和生成叶节点的影响。实验结果证明,本算法构造的决策树在规模与分类效率上均优于ID3算法。