纹理映射体绘制的Java 3D实现

目的设计实现一个虚拟心脏系统原型,重点讨论其中的基于纹理映射的体绘制方法,给出用Java 3D软件方法实现纹理映射体绘制。方法获取CT心脏断层数据,对其进行预处理,在此基础上进行图像的滤波、分割、配准及裁剪,最后实现基于纹理映射体绘制的三维重构。结果用Java Java 3D实现了虚拟心脏系统原型中基于纹理映射的体绘制。结论采用软件方法(Java3D)实现了纹理映射硬件的功能,由于不需要三维纹理映射硬件的支持,降低了硬件成本。     

基于样图的纹理合成技术的研究

基于样图的纹理合成方法是继纹理映射、过程纹理合成方法后发展起来的一种纹理技术,在大规模场景的生成以及真实感图形绘制和非真实感绘制、计算机动画等方面具有广泛的应用前景。该文对该纹理合成方法的数学模型进行了分析,对典型算法进行了比较总结。     

基于约束四叉树的真实感地形绘制

文章提出一种多纹理混合映射算法,即采用多种纹理映射到地形表面的不同区域,根据区域的坡度和高程来确定映射纹理的混合比例,并提出一种快速阴影生成算法以产生阴影效果,来增强绘制三维地形场景的真实感.此外,在绘制中还采用了不同的细节层次,根据离视点的远近确定分辨率的高低,以提高地形场景的绘制速度.这些算法的综合应用,增强了所绘地形场景的真实感,也取得了较好的漫游效果.     

基于体纹理技术的瀑布与地形碰撞检测

采用体纹理技术进行瀑布与地形的碰撞检测.同采用层次包围盒的瀑布的碰撞检测不同,该方法将地形图元的平面方程通过实例化技术绘制到体纹理,再通过瀑布粒子运动位置对体纹理进行采样,由粒子与平面的距离判断瀑布粒子是否与地面发生碰撞,并根据反射规律决定瀑布粒子碰撞后的运动,从而绘制出瀑布下落后沿着地表面随着地势流动的效果.实验表明,该方法能够满足实时性绘制要求.     

一种实现空中显示和虚拟交互的体绘制方法

为了不受限制地在三维空间中直接观测体数据三维可视化结果,并且进行非接触式交互,提出了一种空中显示和虚拟交互的体绘制方法,将空中显示和虚拟交互结合应用到光线投射体绘制算法中,并在此基础上设计了一种体数据空中显示和虚拟交互的系统.实验结果表明医学影像体数据绘制图像能够很好在空中显示,而不依赖于任何的显示载体,空间真实感强烈.同时,能够通过体感感知检测手势实现非接触式交互,交互方式灵活自然,对观测者限制小.     

基于体纹理的瀑布碰撞检测

与采用层次包围盒的瀑布的碰撞检测不同,采用将地形图元的平面方程,通过实例化技术绘制到体纹理;通过瀑布粒子运动位置对体纹理进行采样,由粒子与平面的距离判断瀑布粒子是否与地面发生碰撞;并根据反射规律决定瀑布粒子碰撞后的运动,绘制出瀑布下落后沿着地表面随着地势流动的效果。实验表明,这种方法能够满足实时性绘制要求。     

基于凹凸纹理映射技术的视差纹理映射技术改进

凹凸纹理映射技术是三维图形学中近年来研究的一个热点,它被使用来绘制物体表面的细节,使物体表面看起来具有粗糙感,增加绘制场景的真实程度。视差纹理映射技术是新近提出的实现物体表面粗糙感的一种凹凸映射技术,它是对目前因计算量过大而无法应用于实时渲染系统中的传统凹凸纹理映射技术的改进,这种技术不是对物体表面的顶点进行偏移,而是借助于高度图对纹理坐标进行偏移,从而近似达到位移映射技术的效果。本文从对高度值的调整和偏移值的校正两方面着手,对视差纹理映射技术加以改进,使绘制后的物体表面真实感更强,且所增加的计算量不大,使其应用范围更加广泛。     

一种基于样图的三维纹理合成优化算法

为了避免网格重建过程,提高大量三维采样数据的快速绘制处理速度,提出一种有效的三维纹理合成算法.该算法为点模型上每一点建立邻域关系,并在点模型上建立方向场,将初始化纹理值作为基础纹理;建立模型上的点与样图的映射关系,并依次在样图中为点模型上每一点选取合适的纹理值;用点的绘制方法,完成纹理合成.实验结果表明,该算法能在三维模型上生成光滑、连续的纹理,算法纹理合成质量较好.     

基于纹理空间与屏幕空间混合的心脏次表面绘制方案

提出一种基于纹理空间和屏幕空间混合的心脏次表面绘制方案,用于解决虚拟手术系统中心脏次表面散射材质绘制难度大、仿真效果准确性不足的问题。以往的研究方案中,都只是基于单一的空间进行次表面绘制,难以适应虚拟手术真实感的要求。针对心脏光照计算中的次表面散射材质绘制方法的改进,新方案将纹理坐标作为渲染对象坐标进行卷积运算,使2D纹理能够产生基础的次表面散射效果。同时,结合基于屏幕空间的算法弥补纹理空间算法的不足进行混合绘制,并使用SMAA和抖动策略作为后处理步骤来提高子像素形态抗锯齿,产生比先前方案更好的整体效果。实验结果表明,该方案在一定程度上降低了心脏次表面散射材质绘制难度的同时,提高了绘制的准确性和真实感。     

用图像类比方法实现艺术风格学习

提出一种基于实例的非真实感图像绘制算法, 该算法利用基于块的纹理合成方法, 在搜索匹配过程中应用粒子群优化算法加快纹理合成速度. 通过参数的调整控制匹配块在结构与细节间的倾向性, 只要输入一个艺术风格画样本就可以把该图的绘画风格传输到目标图中, 从而实现图像类比.     

基于噪声和分形扰动的实体纹理构造

利用基于随机噪声和扰动的实体纹理构造来实现非平面物体的易于参数化的随机纹理,并将分形叠加引入具体的扰动算法中．为了提高运算速度以利于实用,简化了基于Perlin的噪声函数,并利用光线跟进的渲染算法,达到较好的效果．     

基于分类的纹理映射方法综述

对纹理映射的算法进行分类,从二维纹理映射和三维纹理映射两个大类分别进行阐述.二维纹理映射包括纹理的获取方法和映射方法两部分,映射方法中涵盖了参数化曲面、非参数化曲面和基于小变形的纹理映射方法的介绍.三维纹理映射介绍了基于三维纹理函数的映射,包括三维纹理的定义和映射方法研究;由于在虚拟世界的建造中对真实物体计算机重建的需要,就用于实物计算机三维重建中实物三维表面纹理的提取和映射算法等进行了研究和探讨.     

基于区域增长和三角分割的局部纹理映射算法

为增强三维场景中物体的真实感,展现物体局部细节特征,文章提出了一种基于区域增长和三角分割的局部纹理贴图映射算法。该算法以用户指定点为中心点,将包含该点三角面作中介面,通过将邻接平面展平到中介平面上,在一定范围内扩展该映射区域,计算区域内顶点纹理坐标。对于部分超过范围的三角面,通过求切线交点的方法进行三角分割,直至获得贴图的合适映射区域。算法成功应用于针织物外观模拟展示系统,很好地实现了在不规则三维物体上的局部区域纹理映射。     

三维实体表面纹理的模型重建

探讨在虚拟世界的建造中不规则物体表面纹理的提取和映射.通过环绕实体拍照的方式采集实体的表面纹理.为达到模型坐标点和照片坐标点的一一对应的目的,建立了模型坐标系、相机坐标系、照片坐标系以及不同坐标系之间的转化关系式.为减少映射的变形,对每一个三角面片采用计算其面片法向量和相机的位置关系来确定最佳的纹理图像,通过多角度映射达到纹理重建的目的.     

基于L-系统实现植物模拟的关键技术研究

在L-系统理论基础之上,利用三维龟形解释方法,实现了一个植物模拟系统.为了避免模拟结果呆板、不真实的现象,该系统利用几何造型技术及OpenGL强大的三维建模、光照处理、纹理映射等功能,并考虑了影响植物生长的自然因素,使生成的模拟图像自然、逼真.     

用于面部虚拟整形的三维人脸重建系统设计

为解决面部整形手术成功率低的问题,设计了用于面部虚拟整形的三维面部重建系统。该系统首先利用高精度深度相机采集人脸多角度深度图像,将每幅深度图像分别转换为对应点云模型并进行去噪预处理。接着,将正面点云和侧面点云进行粗匹配实现点云拼接,并提出一种改进的精配准算法进行精配准,得到目标人脸三维点云模型。对点云模型网格化处理后,提出一种基于半边结构的细分算法来提高重建模形精度,最后完成贴图即可构建人脸模型。为了验证所设计系统的重建精度,设计了对比实验。结果表明:系统重构人脸与其他重建系统相比,提高了人脸精度,且与真实人脸间差距小于2 mm,可以将其应用于面部虚拟整形,从而对专业医师提供术前指导,提高手术成功率。     

基于样本块的图像修补

图像修补,特别是大区域复杂纹理的修补,是目前图像处理的热点和难点之一.本文重点讨论了基于样本块的图像修补算法,算法综合了偏微分方程和纹理合成的思想,考虑了目标区域填充的优先次序问题.实验证明,该算法具有良好的修补效果.     

景区三维虚拟景观系统真实纹理研究

真实纹理是真实风景区三维虚拟景观系统的关键之一,然而在真实风景区三维虚拟景观系统中在使用真实纹理方面还存在纹理数据量大、真实纹理获取和预处理需要大量人力物力、计算机载荷大等问题。本文在简要分析真实纹理获取、预处理、海量数据简化的基础上提出可以通过建设多时相、多分辨率真实纹理库来解决这些问题。首先把获取的风景区的各种真实纹理进行前期制作处理,然后对大尺寸影像进行分割,把大纹理影像变为一系列纹理影像子块,再对每个纹理子块建立多级不同分辨率的纹理子块,建立专门纹理数据库对这些不同分辨率的纹理子块保存,在风景区三维虚拟景观系统建设、运行过程中,通过程序直接从纹理库中调取或舍弃相应的纹理即可顺利完成纹理映射。     

基于虚拟现实的纹理烘焙技术在动画模型建立中的应用

在虚拟现实技术的研究中,纹理烘焙技术可以对虚拟现实的场景模型进行预处理,将阴影信息渲染成引擎中的地图,提高动画的逼真度,但由于其计算量较大以及应用开发较少的原因,目前对于该技术在动画制作中的应用研究较匮乏。本文针纹理烘焙在动画制作方面的应用,主要研究了该技术在动画制作方面的实时阴影生成以及法向映射等具体实施的过程及效果,这一技术不仅能够节省系统资源,提高系统的性能,也可以提高在动画制作过程中的操作效率,进一步增强显示效果。     

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.