基于光线投射算法的脑血管体绘制技术

针对分割之后的脑血管体数据场显示问题,在光线投射算法的基础上提出一种全新的体绘制方法。该算法首先对脑血管体数据场进行分类;在光线投射算法的基上,加权考虑脑血管边缘特性、视点与物体之间距离、光源与物体之间距离,提出多因素融合的颜色赋值方法;最后采用CUDA方法进行体绘制加速。实验结果表明,对分割之后的脑血管体数据场,能够实现符合人眼视觉特性的清晰显示,并能进行实时交互。     

一种非真实感绘制的多智能体仿真方法

提出了一种非真实感绘制的多智能体方法。绘制过程分为三阶段:轮廓绘制、素描绘制和多层涂色,每阶段分别由一类智能体进行模拟绘制。绘制智能体定义为具有一定生命周期、类型标识、特征标志等属性以及一定行为特征的智能体,它们不断与绘制环境交互,由局部环境激励触发它们不同的绘制行为。通过自适应地调整行为,绘制智能体能够搜索到各自的特征像素并进行特征绘制,从而完成各自的绘制任务。实验表明,此方法能够较好地模拟画家创作过程。     

曲光线追踪在非均匀大气现象模拟中的研究与实现

对Seron和Gutierrez提出的用Euler方法实现曲光线追踪进行了改进:采用比Euler方法精度更高的改进Euler方法实现曲光线追踪。分析了改进前后算法的收敛性、稳定性,编程实现了这些算法,并对这些算法从计算时间和精度两方面进行了比较分析。实验结果表明,改进后的算法比原来的算法精度更高。分别采用改进前后的两种算法模拟了非均匀大气现象——地平线变形和海市蜃楼。     

面向复杂场景真实感绘制的并行简化方案

在大规模复杂场景的真实感绘制中,如何在简化效果与简化速度之间进行折衷一直是各种简化算法所面临的重要技术难题.基于快速局域网链接的多主机系统,提出了一种面向复杂场景真实感绘制的并行简化方案.该方案根据各绘制通道的实时负载情况,对共享简化池中的硬件资源进行自动分配,在一定程度上实现了动态负载平衡.同时,在每个绘制通道内部,对应已经集成的各种简化算法,基于"简化率/简化时间"历史数据进行动态调度,以实现最优"简化率/简化时间".最后,使用火电厂模型在实际环境下验证了算法的有效性,取得了较好的并行简化效果.     

基于可编程图形加速硬件的实时光线投射算法

为了在保证绘制图像质量的基础上将体绘制算法的绘制速度提高至实时,提出一种基于可编程图形加速硬件(GPU)的光线投射算法实现(GRC,GPU-based Ray Casting)。GRC在可编程GPU中进行重采样和分类,使用矩阵逆运算以降低重采样坐标的计算复杂度,使用后分类技术以降低算法的空间复杂度。实验表明:对于2563规模的体数据,GRC能够在保证图像质量的基础,以超过30fps的速度进行绘制。     

医学体绘制的一种快速光线投射算法

针对医学体数据场的直接体绘制(DVR)的加速算法进行了讨论。基于体绘制的多种加速技术,利用格雷厄姆求凸壳算法和与平面簇求交算法对体数据场和投射光线进行裁剪,结合多边形的扫描线转换和投射光线的离散化、体素化,改进了光线投射算法。     

一种光线跟踪的加速算法

本文提出了一种光线跟踪的加速算法,该算法对整体光照模型的镜面反射项进行了改进,提出了层次包围体与均匀空间划分相结合的方法,采用了一种快速方盒查找方法,消除了光线与占据多个方盒的物体多次求交。提高了光线跟踪速度。     

基于光线追踪的实时超声模拟与虚拟现实的集成

为进一步提高超声医师培训效率以及降低培训成本,开发了一种与虚拟现实(VR)环境集成在一起的超声训练系统。将基于光线追踪的超声图像模拟方法整合到虚拟现实环境中,利用沉浸式VR体验进行医学超声培训,并将该方法获得的模拟超声图像与使用基于生成对抗网络(GAN)技术和Field Ⅱ超声模拟器模拟的超声图像进行比较。实验数据表明,本文的超声模拟器在光线数量为256,模型的三角片数量超过200 000的条件下,能够以43帧/s的速度实时生成高质量的模拟超声图像,同时验证了光线追踪结合VR环境进行超声模拟是可行的。     

基于纹理传输的烙画风格图像仿真

针对基于图像生成的烙画艺术问题,以纹理合成与传输算法为基础,提出了一种基于纹理传输的烙画风格图像仿真算法。利用YCbCr颜色空间中亮度直方图的相似性匹配,实现了纹理传输过程中误差优化,避免了局部纹理块的拷贝错位,最后通过对传输结果图像与背景图像的加权控制完成图像融合。仿真实验表明,该方法生成的仿真图像接近真实烙画视觉效果。

Abstract：

Aiming at solving the problem with the image-based pyrography generation,a novel style of pyrography painting simulation algorithm was proposed based on texture synthesis and transfer.It is suggested that the brightness histogram matching in YCbCr color space be adopted to optimize errors during the image processing,the texture block copy be reoriented correctly,and ultimately the image fusion be achieved through weighted control.Experimental results show that a very similar-to-real pyrography simulation effect can be achieved through this approach.     

多连通域Voronoi图生成算法的研究

Voronoi图作为一种重要的计算机图形学技术,在数控加工、机器人的运动规划和曲面生成等许多领域都有广阔的应用前景.研究了由直线和圆弧组成的平面多连通域Voronoi图的生成算法,提出了平面闭包的搜索算法与闭包的归一化方法,根据单连通域Voronoi图的生成算法实现了多连通域Voronoi图的构造.实践证明了上述算法的有效性与可行性.     

基于光线跟踪的碰撞检测技术

基于光线跟踪原理,将光线跟踪算法中光线与物体求交的运算方法运用到虚拟现实的碰撞检测技术中,介绍了光线与平面、球面、二次曲面的碰撞求交及碰撞响应,在VC平台和OpenGL下精确地实现了模型小球的碰撞检测。     

动态光线跟踪算法与实现

提出动态光线跟踪的动态可视区域重跟踪算法理论规则及实现算法,有效解决了传统光线跟踪算法由于计算量大而难以应用于动态模型的难题,是将光线跟踪技术真正有效应用于计算机实时动画领域的新算法。本算法包括运动物体及其反射、折射可视区域和运动背景在离散时间序列的重跟踪算法,以及两种针对动态可视区域重跟踪的消隐算法。     

光线跟踪方法实现红外视景成像仿真系统

简要介绍了红外场景仿真工作中所设计和开发的,用于固定几何形状场景的红外成像仿真系统的基本结构,各个模块的基本功能以及它们之间的相互关系。针对红外成像仿真中与可见光成像的不同的地方作了详细的介绍和分析,展示了仿真的结果并分析了红外成像仿真在红外图像分析和算法研究上所能起到的重要作用。将传统的光线跟踪方法应用到红外成像仿真中,针对红外成像的特性,实现了相应的红外成像渲染器。从渲染结果上看,光线跟踪方法是生成强真实感的红外图像,实现红外成像仿真的一种有效方法。     

A Fast Algorithm for Ray Tracing

A fast algorithm for ray tracing is presented, with which the specular reflection term of global illumination model is improved. A hybrid technique combining hierarchical bounding volumes and constant size box partitioning is presented and a fast box traversal algorithm is used. By this technique multiple ray intersections with objects that are in more than one box can be avoided. As a result, the speed of ray tracing is considerably increased.