基于硬件加速的反射和折射场景的辐射度方法

镜面反射、折射场景的辐射度计算是非常耗时的过程。通过引入光学映射虚物体的概念,并且提出了统一创建反射和折射虚物体的方法,在非漫射环境辐射度计算时,采用处理实际物体一样的方法处理虚物体,这样,形状因子和附加形状因子的计算都可以借助图形硬件加速来完成。基于同样的通过引入虚物体而利用图形硬件加速的思想,利用支持OpenGL的图形硬件加速卡,实现了具有镜面反射和折射效果的辐射度场景的实时绘制。结果表明,利用图形硬件是提高真实感图形绘制速度的有效手段。     

基于PC图形卡W-Buffer的交互直接体绘制

提出一种基于PC图形卡W Buffer的交互光线投射算法,这是一种面绘制与体绘制结合的快速体绘制方法.首先用3D分割等方法提取边界体素或用MarchingCubes等算法提取等值面,然后利用图形硬件预先投影这些边界体素或等值面以产生深度信息,最后由光线投射模块根据W Buffer中的深度信息快速找到实际等值面的位置,进行采样、着色、不透明度与颜色合成等渲染工作.这一方法不仅显著地加快了成像速度,而且不降低图像质量.实验结果表明,用该算法在PC机上以200×200分辨率渲染时,能达到10帧/秒的速度,基本满足虚拟内窥镜系统的动态导航和高质量图像要求,具有较大实用价值.     

谱域光学相干层析成像系统的实验研究

为改善光学相干层析成像(OCT)技术图像的获取速度和灵敏度,搭建了一套基于光谱干涉法的谱域光学相干层析成像系(SD-OCT).该系统采用宽带光源照明,通过光纤迈克尔逊干涉仪产生物体的干涉图形并被光谱仪采集,物体内部结构图像则由干涉图形的傅里叶变换获得.研究表明,SD-OCT的数据获取速度比传统的OCT系统提高了将近40倍,达到了16 000/s的轴向扫描速率,其灵敏度也改善了20～30 dB.因此,SD-OCT可实现工程和生物材料内部结构的实时三维图像重构.     

变形物体像的三维再现

文中给出了以全息干涉条纹表示物体变形的全息图的再现像,经IBAS—1/2型图像分析仪处理后,获得物体变形的三维像重现的方法和实例.由于可以任意选择图形的放大倍数及观察方向,因此所得重现的物体变形清晰可见,立体感强。     

CCD动态图像跟踪方法及应用

利用CCD图像采集设备,结合计算机图形编程,实现了对动态图像的扫描处理,从而获得跟踪点的运动轨迹图像．通过对CCD成像机理分析,实现了不同布置条件下由图像坐标到实际坐标的转换,并可直接获得跟踪物体的运动速度、加速度及倾斜角度等基本数据结果．该方法大大减轻了试验图像分析的工作难度及工作量。为深水网箱等动态物体的运动分析提供了高效手段．     

AutoCAD二维图形的绘制方法和技巧

本文介绍了利用AutoCAD软件进行二维图形绘制的方法和技巧,主要包括直线、圆弧连接、对称图形、均布图形的绘制方法和技巧.利用这些方法可以提高绘图速度和准确性.     

基于多分辨方法的海量数据三维云体绘制

针对因图形硬件存储能力有限带来的海量云数据体绘制的交互性差等问题,提出了一种适用于大规模体数据压缩的多分辨率三维云体绘制方法。该方法首先引入基于变异系数的多分辨率细节层次划分,再利用小波变换和最优量化对划分数据块进行压缩,最后采用基于GPU的自适应采样光线投射算法对云数据进行体绘制。实验结果表明:该方法与传统的多分辨率压缩绘制方法相比,既提高了绘制速度,又保证了绘制的逼真效果。     

基于舍弃采样的光线投射加速算法

光线投射法是一种重要的体绘制算法,但直线上采样点的确定和采样值计算是非常费时的,也是影响体绘制实时性的重要因素.针对这个问题,该文利用对象空间的相关性,采用舍弃贡献不大的射线段参与采样的方法,加快了绘制速度.同时利用平面簇的交点可以快速求得直线上的采样点及其特征值,结合自适应采样方法,提高了绘制图像的质量.改进以后的算法复杂度明显降低,实验结果证明绘制速度可以提高20%左右.     

利用亮度特性的形象复原

提示了从明暗图像中复原三维信息的新方法.Photometric Stereo Method(PSM)一般以直接照明为前提.在研究中采取PSM间接扩散照明,适用了漫反射成分和全反射成分所构成的混性反射模型.在混性反射模型和间接扩散照明的条件下,物体面的亮度分布比率与表面法线向量的关系中导出了反射函数.接着把得出的反射函数带入到输入在相机的物体像素亮度,从而得到发现向量.利用这个发现向量可以复原物体的三维形象.物体的三维形象复原是通过物体表面粗糙,表面反射率,还有物体像素亮度而得出的表面法线向量来求出的.因为所提示的研究采用了亮度参照表,形象复原的速度既快又准确.反射函数被广泛定义,对具有多种形态表面特性的物体适用可行.     

基于模块化设计的三维医学图像体绘制方法

为了提高三维图像的视觉效果和重建效率，提出一种基于模块化设计的三维医学图像体绘制方法．该方法将图像分割模块与体绘制有机地结合起来，并基于混合型链结区域增长与聚类分析的分割方式，来解决在实际应用中旋转观察时存在的障碍物体干扰问题．同时，基于Raycasting算法，对重构核进行改进设计：用包围盒选择与动态调整采样步长的重采样方法来提高重建效率；通过旋转光源和视角，对感兴趣的区域进行采样重建．实验证明该方法不仅效率高，而且显示效果好．     

空间三维物体二维投影的一种新方法

计算机图形技术是随着计算机技术在图形领域中的应用而发展起来的一门新技术。它能够通过计算机将数据转化为图形,并在专门显示设备上显示。研究了空间中三维物体二维成像的一种新方法,即利用透视投影原理,在确定了参考位置后,通过矩阵旋转的方法在投影平面上确定坐标轴,最后用数值结果验证了这种算法的正确性。     

新一代人机交互中的二维图像AVR重建

给出一种二维景像图像的基于超二次曲面模型的AVR重建算法，重建中使用计算机视觉与计算机图形学相结合的方法。一方面，利用超二次曲面在正交投影平面上球积可分解的性质，对真实景物在正交平面上投影的轮廓使用超二次曲线拟合，由拟合曲线的球积重建出景物的超二次曲面基元描述模型；另一方面，使用基于序列未定标图像的三维重建方法，从不同视点的图像中重建出景物的真实尺寸及位置信息，从而获得景物从完整的参数描述模型，实现了从二维图像中重建出景物基于超二次曲面层次描述的计算机内部模型。     

数字航空博物馆三维场景的构建

讨论了如何运用新的三维图形技术X3D和Java3D技术进行基于Web的交互式三维场景的创建。给出了数字航空博物馆三维场景构建的系统结构，然后讨论了X3D在航空博物馆虚拟飞行和导弹发射系统中的应用，结合实例分析了X3D技术的优势和Java对X3D对象控制；最后针对飞机虚拟拼装的实现，阐明基于Web的Java3D技术的应用。     

基于Web工程图学网络课程的开发技术的探讨

“图”是工程界的技术语言,是工程图学课程的主要媒体,是非常抽象的空间概念。工程图学网络课程和资源的开发旨在构建拟人化的虚拟教学环境和超时空的学习环境。通过工程图学网络课程和资源的开发,本文对网络课程的总体设计、素材和网页的制作的关键技术进行了探讨。     

计算机图形学的应用及研究

计算机图形学是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。计算机图形学的应用已经深入到真实感图形、科学计算可视化、虚拟现实、计算机美术与设计、计算机动画艺术、智能CAD等领域。介绍了计算机图形学的发展历史、应用和发展前景。     

基于强化学习的三维游戏控制算法

基于强化学习,设计了一个面向三维第一人称射击游戏(DOOM)的智能体,该智能体可在游戏环境下移动、射击敌人、收集物品等.本文算法结合深度学习的目标识别算法Faster RCNN与Deep Q-Networks(DQN)算法,可将DQN算法的搜索空间大大减小,从而极大提升本文算法的训练效率.在虚拟游戏平台(ViZDoom)的两个场景下(Defend_the_center和Health_gathering)进行实验,将本文算法与最新的三维射击游戏智能体算法进行比较,结果表明本文算法可以用更少的迭代次数实现更优的训练结果.     

虚拟设计中碰撞检测技术的研究

针对目前虚拟设计中碰撞检测系统复杂、速率和精度达不到理想要求的现状,提出一种两阶段碰撞检测算法。该方法粗测阶段采用AABB包围盒进行相交测试,剔除完全不相交的目标物体;精测阶段采用空间投影技术结合z缓存算法对上一步结果的潜在性相交目标进一步测试,获得物体碰撞数据信息,最终完成目标物体的碰撞检测。实验结果表明,该算法检测效率优于传统包围体碰撞检测算法。该技术改进后可实现更精确的碰撞检测。     

基于云计算平台的虚拟资源可扩展存储算法研究

当前虚拟资源存储算法针对规模较大的虚拟资源无法实现实时传输,且存储能耗高、负载均衡性较差。为此,提出一种新的基于云计算平台的虚拟资源可扩展存储算法,介绍了云计算平台,其由存储层、基础控制层、应用接口层和访问层构成,给出其系统架构。依据云计算平台,通过采集虚拟资源的高阶累积量信息特征,利用K-L特征压缩法实现虚拟资源的低负荷存储,针对该过程扩展性能低的弊端对其进行改进。通过自适应全域空间搜索找到最佳基函数,对云计算平台的存储空间进行重组,得到改进后的虚拟资源存储空间结构。实验结果表明,所提算法存储空间、时延和能耗均较低,负载均衡性强。     

球体间的消隐方法及应用

在研制完成一个具有多种造型功能的交互式通用三维图形系统(GP3D)的基础上,曾开发应用该系统去描绘涉及大量球体模型的复杂3D图形,本文着重介绍和分析球体间相互遮掩时的消隐算法及其应用实例。     

并行分布式图形生成系统

文章介绍了基于计算机网络的分布式并行图形生成系统，该系统符合ＯｐｅｎＧＬ规范．系统提出了利用非均匀分解实现负载平衡的分解算法，设计了具有自适应能力的体系结构，其研究结果可直接在微机和普通工作站组成的计算机网络上应用，也可用于开发高性能三维图形系统上．