圆的整数反走样生成算法

针对现有圆的反走样生成算法计算复杂,反走样效果一般的缺点,提出一种基于中点画圆法的整数反走样生成算法。该算法根据像素中心到理想圆弧的距离来分配灰度,生成64级灰度的反走样圆弧。通过省略二次项来简化计算,并用简单的计算修正省略带来的误差以保证精度。为了简化计算,提出相邻像素的灰度递推方法,利用整数移位、加法、比较来实现反走样。该算法结构简单,反走样效果较好,由于避免了浮点和除法运算,便于硬件实现。     

一种基于加权区域采样的直线反走样生成算法

直线反走样生成算法是光栅化图形算法中的重要内容.主要讨论了一种离散化的加权区域采样方法.将一个像素均匀分割成若干个子像素,根据每个子像素在像素中的位置赋予它们一定的权值.讨论了如何计算一个像素对线段的贡献(也即是该像素的灰度).对Bresenham画线算法进行了改进,给出了一种反走样算法.从实验的结果看,该算法具有比较明显的反走样效果;和传统的反走样算法相比,文中算法效率更优.     

反走样直线的灰度循环生成算法

灰度转换是整数反走样直线和曲线绘制算法中较为耗时的操作.为了提高反走样直线的绘制效率,提出了一种直接利用灰度循环控制生成反走样直线的纯整数算法.该算法采用两点反走样模式,根据对灰度值的分解、每次步进时的像素及其灰度值直接利用灰度增量控制产生,从而避免了候选点与真实直线之间的距离计算,以及由距离到灰度的转换.分析表明,该算法每次步进仅需要4～5次整数基本运算,其效率较现有整数反走样直线生成算法有大幅度提高,且具有与基本直线生成算法相似的简单性.     

直线与典型曲线的统一反走样整数生成算法

针对目前尚不存在有效的圆和椭圆的整数反走样算法问题,利用修改的中点法,提出了完全利用整数运算实现的像素级反走样直线、圆和椭圆逐点绘制的统一算法.根据中点法中的误差控制参数和候选点与理想曲线间的位置关系计算出精确距离,舍弃作用微小的高阶小量,利用查表或区间二分检索法转换为像素的亮度.该算法仅在中点法基础上进行局部调整,结构简单,且因为仅使用整数基本运算来实现,具有快速的光滑直线、圆和椭圆生成速度,有利于硬件实现.文中算法不仅实现了纯整数高质量快速曲线反走样绘制,也使得基本图形与反走样图形可以在一个框架下容易地生成.     

反走样技术在计算机图形仿真中的运用

阐述了反走样技术的基本原理和实现方法,重点描述了计算机图形中的直线反走样算法。该文采用的算法是基于三像素线宽的,通过调整像素的亮度来消除直线绘制中的锯齿现象。并把该算法推广到圆和椭圆的反走样。最后,采用改进的直线扫描转换算法与反走样算法相结合,进一步提高了反走样直线的绘制速度。该算法利用了直线的多段特性,以及空间对称特性。仿真表明,相比于Bresenham的算法,该算法的速度大为提高。     

基于FPGA的直线反走样算法研究

反走样是计算机图形学的基本问题。为了提高直线反走样的效率,针对FPGA硬件实现的特点,结合经典的Wu反走样算法,提出一种新的直线反走样算法。该算法根据像素点中心到理想直线的距离来计算灰度值,在生成直线时预测直线相邻像素点之间的灰度值变化,并建立递推公式,使用整数移位、加法和比较来完成直线反走样,计算简单,便于硬件实现。经计算机和FPGA分别实现验证,新算法的反走样效果较好,运算速度快于Wu反走样算法并能通过FPGA进一步提高速度。     

一种支持多线宽直线反走样算法

直线绘制中出现的锯齿现象称为走样,消除走样的方法称为反走样。文中通过对直线走样产生的原因进行理论上的分析,总结了现有的反走样技术。通过对经典的DDA直线绘制算法和Wu直线反走样绘制算法的研究,在二者结合的基础上,给出了一种任意宽度和复杂背景色下的直线反走样快速绘制算法：对于直线f（x）=mx＋b,0≤m≤1,x轴上每移动一个像素单位,根据直线所需绘制的宽度,在y轴上进行跨度像素着色,填充的色深值取决于该像素到对应直线边缘线的距离、原有背景色深和当前直线绘制色深。对算法进行了去浮点优化,给出了复杂度分析和实验结果,实践证明,该算法有很好的执行效率和反走样效果。     

一种快速的多线宽直线反走样算法

对于直线绘制中出现的锯齿现象称为走样,消除走样的方法称为反走样,通过对直线走样产生的原因进行理论上的分析,了现有的反走样技术。通过对经典的DDA直线绘制算法和Wu直线反走样绘制算法的研究,在二者结合的基础上,给出了一种任意宽度和复杂背景色下的直线反走样快速绘制算法：对于直线f（x）=mx+b,0≤m≤1,x轴上每移动一个像素单位,根据直线所需绘制的宽度,在y轴上进行跨度像素着色,填充的色深取决于该像素到对应直线边缘线的距离、原有背景色和当前直线绘制色。对算法进行了去浮点优化,给出了复杂度分析和实验结果。实践证明,该算法有很好的执行效率和反走样效果。     

反走样字符图形叠加算法与FPGA快速实现

为了提高机载平视显示系统中反走样字符图形与背景视频叠加输出的显示效果,提出一种反走样字符图形与视频叠加算法并通过FPGA快速实现。叠加过程中增加反走样字符图形背景融合计算,使反走样字符图形与背景视频叠加后边缘光滑过渡,系统使用两片DDR3分别存储视频和图形数据,两者并行处理,提高系统整体性能,优化背景融合算法DDR3实现流程,降低DDR3中断复杂度。结果表明,该系统整体性能得到提高,叠加融合画面效果良好,灵活性强,适用于机载座舱显示系统。     

基于FPGA的直线反走样算法研究

反走样是计算机图形学的基本问题.为了提高直线反走样的效率,针对FPGA硬件实现的特点,结合经典的Wu反走样算法,提出一种新的直线反走样算法.该算法根据像素点中心到理想直线的距离来计算灰度值,在生成直线时预测直线相邻像素点之间的灰度值变化,并建立递推公式,使用整数移位,加法和比较来完成直线反走样,计箅简单,便于硬件实现.经计算机和FPGA分别实现验证,新算法的反走样效果较好,运算速度快于Wu反走样算法并能通过FPGA进一步提高速度.     

基于区域取样的直线扫描转换算法

区域取样是最简单的反走样方法,将其应用于直线的扫描转换中,通过计算像素与直线重叠面积改变像素的颜色,以达到直线反走样的目的。针对区域取样中的重叠面积计算,提出基于扫描线的重叠面积计算方法,利用扫描线的连续性和直线图元的连续性,将重叠面积转换为扫描线被直线所截线段长度的叠加,克服了传统重叠面积计算方法效率低的问题。该方法为区域取样的重叠面积计算开辟了新的思路。     

基于未来帧的时间性反走样研究及实践

时间性反走样算法具有效率优势,是近年来被广泛应用的实时反走样算法之一。该算法通过将 采样点平摊至历史多帧及复用历史数据的方式来实现实时反走样。在时域信息采样充分且历史数据可复用的前 提下,该算法能取得和超采样反走样算法类似的效果。然而在实际应用中,时间性反走样算法会有几何边缘锯 齿、重影及子像素细节缺失等问题。本文以时间性反走样算法为研究基础,针对时间性反走样算法存在的问题, 提出了一种基于未来帧的时间性反走样算法。其基本思想是,在使用已有时域信息的基础上,将未经反走样处 理的未来一帧纳入时间性反走样,通过使用未来帧的样本,提升几何反走样效果,实现抗重影以及改善子像素 细节缺失情况。本文算法提出了可复用未来帧数据提取以及未来帧数据复用的解决方案。实验结果表明,与时 间性反走样算法相比,该算法的反走样效果更优。     

光线追踪等价划分反锯齿算法

为了解决图形处理过程中出现的锯齿问题,本文提出了一种高效的光线追踪等价划分反锯齿算法。算法通过计算相邻像素采样点间颜色偏差,对偏差超过阈值的边界采样点进行递归划分为更小的不规则区域,对偏差小于阈值的采样点不进行分解,用中点颜色取代区域颜色,保证反锯齿效果同时减少采样点的个数。进过仿真实验表明本文算法反锯齿效果与超采样反锯齿效果相同,但采样点数减少39.70%,计算效率提高43.26%。     

Bresenham画圆算法的改进

由于没有充分考虑圆弧的特点，使得传统的BreSenham画圆算法效率还不够高，算法过于复杂，容易造成失真。该文总结了传统的BreSenham画圆算法，指出了传统Bresenham画圆算法的缺陷，提出改进的BreSenham画圆算法，并用实例进行验证，对Bresenham画圆算法的优越性进行了分析。     

一种改进的非局部均值去噪算法*

针对非局部均值去噪算法在图像块相似度计算方面存在的不足,提出计入图像旋转对相似度贡献的、效果更好的图像块匹配算法.为了获得与给定像素点邻域相似的图像子块,首先对给定像素点周边的相关邻域子块按灰度值大小排序,计算其与同样按灰度值大小排序的给定像素点邻域子块之间的距离,据此筛选出灰度分布相似的图像子块作为候选集,更进一步在候选集中选出结构上更为相似的图像子块.同时为了克服噪声影响,在计算子块相似度之前对输入图像进行预滤波处理.实验表明,与原始的非局部均值去噪算法相比,文中算法在峰值信噪比、平均结构相似性及主观视觉效果等方面均具有一定优势,特别是在噪声较大时,文中算法的去噪效果更好.     

基于三维混沌系统的图像加密算法

为了改进图像加密算法的安全性和效率,提出了一种基于三维混沌系统和位运算的数字图像加密算法,利用三维混沌序列的坐标分量分别产生置换序列和二值序列,在对待加密图像进行预处理的基础上,先应用混沌置换序列对预处理的结果图像进行基于灰度值位序列的置换操作,然后再应用产生的二值序列对结果图像的灰度值位序列进行位异或加密运算。实验结果表明,该算法具有良好的安全性和加密效果。     

Anti-aliased Ray Tracing with Covers

A fast and effective object space method for antialiasing ray-traced pictures is introduced. Traditionally, anti-aliasing has been done using super-sampling. However, this is costly since it requires casting large numbers of rays to obtain sample densities above the displayed pixel density. It is also wasteful since much of the information in these samples is discarded when they are filtered to yield the anti-aliased pixels. We avoid these problems by performing the filtering in the object space using the geometry of ray-surface intersections rather than by casting extra rays. In addition, we only perform filtering at a pixel if edges are nearby. We detect these edges by observing the order in which the pixel's rays pass through cover surfaces constructed just inside and outside the surface of each object. Shadows, reflections and refractions can be anti-aliased using this method and a variety of object types can be handled including ellipsoids, polyhedra, and objects formed using set operations.
Our anti-aliasing gives a high image quality that can only be approached by using super-sampling densities at least four times the display pixel density. Moreover, since the overhead of our method is small, it would take three to four times as long to render an anti-aliased image using super-sampling than it would with our method. Furthermore, covers allow sampling densities less than the displayed pixel density. When this is done, anti-aliased images can be rendered twice as fast as with no anti-aliasing and six to eight times as fast as when super-sampling is used for anti-aliasing.     

基于对称的反走样直线生成算法

在对常用直线生成算法Bresenham及直线反走样算法Wu的深入研究后,在这两种算法的基础上提出一种适用于嵌入式环境下的快速直线绘制算法。该算法根据直线段的对称性特点,使上述两种算法的执行效率有了较大的提高,并能支持多像素宽度及反走样。