非真实感绘制技术研究

自20世纪90年代中期开始,非真实感绘制逐渐成为计算机图形学的研究热点之一.本文从非真实感绘制技术的形成和发展出发,详细论述了非真实感绘制的特点、分类、及应用.并介绍了非真实感的主要绘制技术,分析了每种绘制技术的具体算法.在此基础上探讨了非真实感绘制技术现存在的难点以及未来的发展趋势.     

非真实感绘制技术研究

在计算机图形学30余年的发展历史中,真实感绘制一直是贯穿其中的主旋律.随着真实感图形趋向于具有更强的真实感并提供更贴近现实世界的场景时,研究者们意识到,在有些时候人们反而需要由计算机来生成一些不同于真实感的图形,非真实感绘制技术就由此产生了.而本文主要是来研究有关非真实感图形图像技术.     

基于多分辨率的非真实感绘制

提出了基于多分辨率方法和像素8-邻域概念绘制图像的方法。采用金字塔生成多幅不同分辨率的参考图像,按照分辨率由低到高的顺序逐层绘制;每层绘制由一组画笔完成,画笔由一系列骨架点控制,运用像素8-邻域的概念生成一系列骨架点。通过多个参数的不同设置,能够方便灵活地把一幅照片渲染成一定风格的艺术图像。     

一种基于笔触的非真实感绘制算法的研究

传统的非真实感绘制仅仅能够表达图像中目标的形状和颜色信息,对图像中细节的变化不能很好地处理,本文提出一种新的笔触绘制的算法,自适应笔触分布算法,这种算法通过使用源图像的亮度图像的形态学边缘连接强度来指导笔触的放置,使得笔触分布能够随着源图像中细节的丰富程度而自适应变化。     

大规模场景中实时阴影的绘制

为解决大规模场景中绘制实时阴影的问题,提出优化的阴影体算法.通过访问场景模型的最简单LOD,获得轮廓边缘的检测数据.采用删除面内边的方法有效提高轮廓边缘的检测效率.根据模型的位置,选用基于CPU的Z-Pass方法或基于顶点着色器的Z-Fail方法渲染阴影.优化算法在航海模拟器大规模场景的应用表明,利用该算法绘制的阴影效果满足实时性和真实感的要求.     

面向实时虚拟游戏的GPU真实感草地绘制

在满足虚拟游戏实时性要求的前提下,绘制具有一定视觉真实感的草地,以增强游戏场景的真实感.将草地抽象成一块均匀、连续的透明体,提出一种简化层状算法,利用图形处理器(GPU)支持功能,计算穿过草丛的光的能量衰减,高效地模拟草的自阴影效果,并通过加入Perlin噪声进一步增加草地阴影杂乱交错的效果.结果表明,该方法能以极小的性能代价绘制草地阴影,实现具有一定真实感的大面积草地的实时绘制.     

铅笔画模拟绘制研究综述

铅笔画模拟绘制是非真实感绘制中的一个重要研究方向。本文从国内外已有研究进行探讨,根据4种不同的分类方法对现有研究进行比较,总结出其中存在的不足,结论可为未来的研究方向提供参考。     

非真实感图形渲染与真实感图形渲染比较研究

计算机图形图像领域中,真实感只是计算机辅助人们表达场景的一种表达方式,能满足人的某一方面的需求(产生照片般真实的图像),从这种意义上来说,非真实感可以认为是计算机辅助人们表达场景的表达方式,每一种特定的非真实感风格能够满足人的某一或者某几方面的需求。真实感渲染追求的是逼真的模拟现实场景,而非真实感渲染追求产生一种与艺术家作品相近的艺术效果。     

基于图像的铅笔画绘制技术

介绍了基于图像的铅笔画绘制技术的研究进展,分析了几种常用的基于图像的铅笔画绘制算法;研究了基于图像的铅笔画绘制技术的算法,首先对输入图像进行适当的预处理,从原图像生成白噪声图像,将原图像按纹理特征做区域分割,其次对白噪声图像做卷积操作,采用边缘检测算子提取原图像的轮廓线,最后对卷积所得图像与轮廓线图进行融合得到最终的铅笔画效果图.     

基于距离的点光源软阴影GPU生成方法

文章在阴影映射的基础上,分析了软阴影的生成原理,提出了一种改进的点光源软阴影算法.利用显卡的可编程性在视觉效果上改进了软阴影的生成,使阴影根据与物体的距离远近呈现出不同的模糊程度,使之更加符合现实中的光照情况.实验证明,该算法具有较强的视觉真实感,且满足实时渲染的需要.     

基于笔划绘制方法研究概述

概述非真实感图形绘制技术的基于笔划绘制方法(SBR)的原理以及SBR的优化算法和贪婪算法,其中优化算法通过反复的绘制笔划然后调整它们的位置以使目标函数值最小,贪婪算法通过不停的绘制笔划使其与目标图像相匹配.SBR的研究才刚刚起步,还需要更深入的研究和探讨.     

基于Shadow Volume的场景阴影渲染方法

基于传统shadow volume方法提出一种改进算法, 该算法通过采用基于八叉树的阴影体筛选策略和基于z值的阴影淡出策略解决了传统shadow volume算法对大场景效率较低的问题. 实验结果表明, 改进方法能有效减少需要渲染的阴影体数量, 提高阴影渲染效率, 同时保证较好的画面效果.     

一种改进的实时软阴影算法的设计与实现

在解决实时渲染时的阴影边界走样时,常用的(Percentage Closer Filter，PCF)方法不仅效率低下,而且边界处的平滑效果也很有限。改进了PCF算法,使算法的执行效率更高,且有更好的反走样效果。首先分别以相机和光源为基准来构造裁剪坐标系,通过2次绘制来锁定产生阴影的像素区域,然后用改进的高精度滤波模板对阴影进行适应性反走样处理,使平滑操作集中在对视觉效果有重要影响的边界区域上,有选择地优化了数据,从而大幅提高了全局计算效率。实验结果证明,文中算法比常规的PCF算法在执行速度上有明显提高,效果上也得到一定程度的改善,达到了效率与效果的优化折中。     

基于HSI运动车辆阴影消除的快速算法

针对视频序列图像提出一种运动阴影快速消除的算法,首先利用背景差分获取前景,再根据投射阴影HSI彩色空间的特征,分割运动车辆和运动车辆阴影。实验结果表明该方法能快速准确分割,具有良好性能。     

基于点绘制技术的低压电器开关电弧仿真

利用点绘制方法采用不规则分布的点云来表征物体表面的特点,提出一种基于点绘制技术和非均匀有理B样条曲面拟合技术的低压电器开关电弧动态几何模型仿真方法,讨论了低压电器分断过程的仿真方法,电弧在灭弧室中的运动被清晰地从多个角度进行观察。动态电弧模型有利于分析电弧的燃弧过程,改进低压电器产品的性能。     

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.     

基于轻量化卷积神经网络模型的云与云阴影检测方法

大多数遥感影像数据不可避免地受到云层的污染导致数据的失效。因此,对云进行检测是非常必要的预处理步骤。随着航天技术的飞速发展,更加轻便的卫星被设计出来,为了在这些算力有限的微小卫星上配备遥感影像预处理模型。设计一种高精度、算力要求低的轻量化云与云阴影检测网络模型具有重要意义。针对上述问题,本研究提出一种基于深度可分离卷积的轻量化卷积神经网络模型（Lightweight M-shaped Network,L-MNet）,L-MNet网络模型是在M-Net（ M-shaped Network）网络模型的基础上引入深度可分离卷积（Depthwise Separable Convolution）,设计一种深度可分离卷积模块（DS-Conv Block）,以减小算法的复杂度及计算量。实验结果表明,本研究所提方法在保证检测精度的前提下,可以有效减小像素级云检测的模型大小及计算量,有助于实现微小卫星在轨云检测的任务。     

基于改进Canny算子的光纤面板暗影检测结果边缘优化方法

光纤面板是光电成像器件中不可缺少的元件,面板中暗影缺陷的自动检测对改进生产工艺、提高产品合格率具有重要的指导意义。在实际开发过程中,主要利用高速高分辨率面阵CCD传感器以及VC++可视化程序组成自动检测系统,优选的Canny算子检测边缘还存在缺陷,通过小波域去噪、自适应阈值的实现等改进了Canny算子,对改进的Canny算子检测的边缘进行了边缘连接、闭合曲线的获取、小区域连通、边缘细化等优化处理后,得到了清晰完整的暗影图像,并且降低了暗影缺陷标识的复杂度,该优化方法确实可行。     

自由曲面的消隐、浓淡和阴影算法的研究

对消隐、浓淡和阴影处理问题进行了系统的研究，提出了一些新的算法。在消隐处理中，采用了类似Ｚ—Ｂｕｆｆｅｒ的消隐算法，并提出了根据曲面片的几何特性自动求取曲面片双参数步长的方法，从而提高了消隐速度。在浓淡处理中，采用菱形法计算α角并计及了相对距离的影响，使图形更具有逼真效果。在ＳｈａｄｏｗＺ－Ｂｕｆｆｅｒ阴影算法的基础上，建立了一个圆锥阴影模型，设计了一种新的阴影算法。利用这一模型和算法可以很方便地产生任何物体在平面上的阴影。