使用三维场景绘制技术模拟雷达图像

针对航海雷达回波图像模拟特点,提出一种使用三维场景绘制技术的实时模拟方法。通过在雷达天线处设置一个虚拟相机,建立视坐标系,根据雷达参数设置视见体,将光源也设置在雷达天线处。绘制当前场景,读取场景颜色缓存和深度缓存中的数据,将其转换成雷达回波数据。随着虚拟相机的旋转,实时模拟雷达的回波图像。仿真结果表明,该方法能够在3s内实时模拟具有105个三角形场景的雷达回波图像,且回波图像质量较现有雷达模拟器有显著提高。     

BSP树消隐算法的改进研究

BSP树算法是在三维景物空间中实现消隐的一种常见算法.BSP树消隐算法中的遍历算法通常是采用递归来实现,在实时虚拟环境具体实现时会导致很大的系统开销.本文在分析BSP树消隐算法中的BSP树的构造和遍历方法的基础上,以一种基于顺序存储结构的非递归算法来代替通常的递归算法,有效的提高了BSP树的遍历速度,提高了三维景物空间的消隐的生成速度,降低了场景中的景物表面多边形的存储空间,有利于实时虚拟环境中三维景物的快速生成.     

基于几何和图像的混合式图形实时绘制算法

将基于几何和图像的图形绘制算法有机地结合起来,通过逆向Warping技术来实现两预测图像间的光滑过渡．引入了深度值的非线性变换和二阶差分运算,从而实现了由深度图像到三维局部场景的快速层次重建．利用所得到的三维几何模型及纹理映射技术,实现了中间过渡画面的实时生成．实验结果表明,算法对场景复杂性的依赖程度较低,能在中低档图形工作站上实现复杂场景的实时绘制．     

基于可编程GPU的三维地形场景中树的渲染优化技术

充分利用当前高性能可编程图形硬件特性及OpenGL 4的最新性能,结合LOD加速技术,采用多遍绘制技术,以及图像遮挡剔除技术来进行树实例的可见性剔除可以优化三维地形场景的渲染。实验主要是对地形场景中树的渲染进行优化,数据结果表明这些优化方法在保证地形场景的真实性的同时减少了场景的几何复杂度,提高了帧刷新率。     

可漫游虚拟场景中的三维树木建模

树在虚拟场景中的构成中占有很重要的地位.论文跟据不同虚拟场景中绘制三维树木的特点,介绍了贴图法画树;提出了用分形方法对三维树木进行真实绘制;并讨论了加速虚拟场景中三维树木绘制的技术.实践证明：在VC和OpenGL的环境下,用本文方法在可漫游虚拟场景中产生树模型,在实时性与真实感方面均取得了不错的效果.     

基于TIP的交互建模与漫游

常规基于图像的绘制方法要求多幅图像作为输入或事先已知场景的三维信息才能生成新的图像.而TIP(tour into the picture)技术仅需一幅场景图像便可以生成新的视图,实现三维场景的虚拟漫游.详细介绍和实现了基于TIP的交互建模与漫游,用户可以根据自己对图像的理解,利用鼠标任意设置场景关键点以恢复其三维模型,实现交互式的真实感漫游.     

基于深度对抗网络和局部模糊探测的目标运动去模糊

目标运动场景去模糊问题是一个具有挑战性的病态逆问题,这是因为在动态场景中不同目标和背景区域可能会存在不同的模糊核.现有的基于能量优化的去模糊方法是将模糊图像分割成具有不同模糊度的多层图像,然后对不同的模糊层进行去模糊处理,然而其优化方案往往涉及迭代,耗时又烦琐.针对目标区域与背景区域可分离的模糊场景,结合传统的基于能量优化和基于深度学习方法的优点,提出一种基于深度对抗网络和局部模糊探测的目标运动场景去模糊模型,该模型由三个生成网络组成,用以建模潜在清晰图像、模糊核和模糊图像的权重变量.模型采用深度图像先验(Deep Image Prior,DIP)作为潜在清晰图像的正则化项,使用非对称跳跃连接自编码器生成潜在图像;采用全连接网络(Fully-Connected Network,FCN)生成模糊核.为了准确地获取模糊图像的分割结果,提出三条准则来指导权值变量网络结构的设计.实验结果表明,该方法同其他传统方法相比可以显著地提升重构性能,视觉效果更好.     

面向3D图形处理器快速分层的深度预测试方法

提出了一种快速分层的深度预测试方法.通过结合Z_max和Z_min算法,从像素块和像素点两个单位层次,快速地预剔除了无需绘制的像素点,避免了诸如深度值、颜色值和纹理值的读写等针对像素点的绘制操作,降低了渲染场景所需的时间.合理的共享像素块缓存(TileZcache)的设计,有效地提高了命中率,进一步减少了预测试的时间.同时提出的动态更新像素块的方法,以更小的硬件代价,提高了深度预测试的效率.仿真结果表明,对于随机测试的绘制场景,这种快速分层的深度预测试方法,使得每帧绘制时间减少了12.5%~25.6%,访存的带宽节省与每个像素点的存储面积比最大增加了43.8%,适用于嵌入式3D的渲染引擎中.     

一种基于深度信息的图像雾效模拟算法

在已知的图像场景深度信息和大气散射模型的基础上,提出了一种基于深度的图像雾效模拟算法。算法引入了最大能见度概念,通过场景深度与雾透射率之间的比例关系将深度图直接转化为透射率图,使用引导滤波对透射率进行优化,最终通过大气散射模型生成雾效模拟图像。实验表明,算法所生成的雾效场景符合空间透射原则,在不同的能见度和大气光结合的条件下可获得变化丰富的有雾效果,具有较强的真实感。     

基于MRF与纹理特征的图像深度信息估计

提出了一种基于马尔科夫随机场(MRF)模型与多尺度纹理特征的单幅图像深度信息估计方法,该方法采用了Laws滤波器分别对图像的边缘、梯度、点进行滤波,捕捉二维场景图像中不同尺度的纹理能量以获得深度信息的特征.并根据纹理特征在不同尺度范围的不同值,计算出纹理线索与场景深度间的概率关系,在此基础上,构建MRF概率模型.MRF模型通过分析邻域系统和设计迭代准则很好地描述了纹理特征与场景深度之间的关系,最后通过迭代算法获得二维场景图像的深度信息.实验结果表明,该方法对场景深度信息的提取具有较好的效果,对于二维场景图像的场景结构、空间布局的约束较少,算法鲁棒性好.     

基于GPU的部分遮挡景深绘制方法

针对虚拟现实系统绘制场景不具备景深的问题,提出一种适用于部分遮挡场景的景深效果实现方法,在图像空间对生成的场景进行处理,根据场景深度图进行弥散圆直径的计算,并根据弥散圆直径对部分遮挡的场景进行判断,以保证正确的景深效果。程序使用GPU进行实现,实验证明了方法的正确性和有效性。     

一种改进的阴影映射算法

使用动态、静态两种类型深度纹理相结合的方法对传统阴影映射方法进行改进.在渲染复杂场景时,对静止物体应用静态深度纹理,对运动物体应用动态深度纹理,计算阴影时两种深度纹理取最小值再与当前深度进行比较.该方法需要在渲染过程中实时监测场景中物体的运动和静止状态,将不同状态物体的深度信息记录到不同类型的深度纹理中.实验结果表明,该方法在复杂场景下渲染速度明显提升,改进了虚拟现实场景渲染的流畅度.     

一种三维图形视景快速构造和显示方法

研究三维图形视景快速构造和显示方法。方法通过对三维视景数据的分析,利用面向对象的设计思想,创建三形视景的层次数据结构,实现三维图形视景的快速构造及其显示。结果由于该表示方法具有面向对象技术的可扩展性和可重用性,同时允许综合运用多精度表示,实例表示等图形加速技术,不仅提高了构造三维图形视景的灵活性,也大大提高了三维图的形视景的显示速度。结论采用面向对象技术以层次化方法组织视景数据,加快了三维图形视景     

基于SRAA延迟渲染抗锯齿王斌

随着三维场景中抗锯齿技术的不断发展,抗锯齿技术已被广泛应用于航空飞行模拟、3D游戏、虚拟现实以及其它实时图形绘制应用中.针对当前抗锯齿技术中仍然存在的资源消耗大,模型部分边缘缺失,过度模糊等导致失真的问题,提出了一种基于SRAA（Subpixel Reconstruction Antialiasing）算法和延迟渲染方法的新型抗锯齿技术.首先,把三维模型的位置、深度、法线和颜色信息存储到G buffer（Geometry Buffer）中;然后,对三维模型的每个像素点进行采样,同时结合法线和深度信息,进行联合双边滤波,计算每个像素的混合权重;最后,计算每个像素加权混合后的颜色值,渲染整个三维模型场景.在此过程中,引入了像素的几何信息,较好的避免了过度模糊问题.同时采用延迟渲染,将原本需要3D化计算的光照数据转化为2D计算,提高了实时绘制性能     

基于场景分析的交互式漫游

从CT和MRI设备中获取的三维体积图像,允许我们对三维解剖结构进行任意的观察。一般主动漫游的路径计算方法,都是基于中轴提取等算法的。本文在光线跟踪模型进行绘制的基础上,提出了一种基于深度场景分析的路径计算方法,通过交互选择得到了沿管状器官内部进行漫游的路径,并将其应用到了虚拟内窥镜系统当中。     

基于VRML的大规模虚拟场景的实时载入方法

针对网络环境下大规模虚拟场景的实时生成中所面临的速度问题,通过对VRML（Virtual Reality Modeling Language）工作原理和优化技术的分析,提出一种基于网格化管理的大规模虚拟场景的实时载入方法,实现了虚拟校园场景的生成系统。通过有选择地下载和渲染小部分场景,可提高生成速度,便于大规模场景的实时浏览。     

改进的空间体素融合方法及其在线重建

目前,随着深度传感器的更新发展,使得三维重建的在线方法得以实现.在线重建的难点在于如何能够在保证较好的重建效果和重建规模的前提下,实时地将多个动态重叠深度图转化成一个三维模型.针对这一问题,本文算法基于空间索引策略构建了一种存取高效的空间体素数据结构,改进了传统体积融合方法中的规则分层网格数据结构,对隐含表面数据进行实时存取与更新的同时,实现大尺度的在线三维重建.这些表面数据仅在观测时存储,并且高效地流入和流出索引表,实现了传感器运动过程中的在线场景重建.算法通过在GPU(Graphics Processing Pipeline)上完成深度图预处理,摄像姿态估计,深度图融合和表面绘制几个核心阶段,实现对细粒度的细节和大尺度的环境进行交互式实时重建.通过实验表明,改进后的重建系统能够在保证重建质量与重建性能的同时,平均重建时间为21.6ms,ICP姿态估计15次,用时8.0ms,平均帧绘制速率提高13.3%,实现了对大尺度场景的实时三维重建.     

基于Cesium时空三维可视化的数据调度与缓存机制

针对传统三维可视化技术存在数据调度速度慢、场景绘制效率低等问题,本文提出了一种绘制线程与调度线程并行的双线程数据调度策略。该策略将数据调入等待队列,根据视点距离进行顶点层次划分,再利用双线程渲染管线进行场景绘制。为了提升了三维场景处理速度,建立了二级缓存渲染机制与瓦片数据更新策略,并基于Cesium图形引擎,设计并开发了武夷山国家公园时空三维可视化系统,优化了三维场景绘制与数据调度性能,实现了国家公园多源数据集成,提高了虚拟场景中跨平台、跨终端三维展示与交互能力,为国家公园数字化建设提供了行业参考。     

基于边缘的面向虚拟视绘制的深度编码算法

深度图由锐边缘包围纹理的匀质区域组成, 因此边缘信息对于虚拟视的绘制至关重要. 由于深度图不同区域的失真会对绘制虚拟视质量产生不同的影响, 提出一种基于边缘的面向虚拟视绘制的深度编码算法. 将深度图划分为边缘区域和平坦区域: 对于边缘区域, 采用全搜索策略, 以提高边缘区域的编码质量; 对于平坦区域, 采用SKIP模式和16×16模式, 以提高编码效率. 除此之外, 在去块滤波中, 提出一种利用纹理图和深度图边缘相似性的可保护深度图片边缘的中值三边滤波器. 实验结果表明, 与JM编码方案相比, 该方法在码率基本不变的前提下, 提高了编码效率和虚拟视绘制的主观质量.     

使用Light Field Rendering实现森林的实时渲染及光照算法

森林的实时渲染及光照是视景系统中的一个难题.基于图像的渲染方法(IBR)由于渲染速度与模型复杂度无关,被广泛应用于场景重建.基于光流场(Light Field Rendering)的IBR技术,提出一种迭代投射算法来进行外形重建,实现了具有实时光影特征的森林效果.实验表明该算法结合了传统迭代、投射算法各自的优点,在质量和效率方面取得了平衡.