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。     

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。     

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。     

一种基于per-pixel光照的高质量体绘制算法

分析讨论了一种基于per-pixel光照的高质量纹理映射体绘制算法。可以精确地对任意的动态点光源进行光照计算,这主要归功于在光照计算中采用了归一化的梯度,以及在每个像素上计算光照强度。同时,还提出了一种新技术通过对梯度的实时计算来有效的减少在传统基于纹理映射的体绘制中巨大的内存消耗,使得大规模体数据的实时绘制成为可能。充分利用了目前PC图形硬件成熟的可编程特性,特别是fragmentprogram,可以快速的载入体数据,得到可交互的绘制。最后对医学体数据进行绘制,得到了较为理想的结果。     

基于曲线光线追踪的非真实感绘制算法

非真实感绘制技术是计算机图形学中一个崭新而富有活力的分支,它的出现弥被 了传统真实感绘制技术在建筑、机械等实际应用方面以及艺术方面的缺陷,而光线追踪传统真实感图象保成的经典方法,能够精确模拟出景物的光照效果。本文探索性地把光线追踪与非真实感绘制结合起来,提出出基于曲线光线追踪实现真实感图象的生成,它的提出丰富 了非真实感绘制的方法和手段。     

一种改进的Phong光照模型及光线跟踪实现

光线跟踪算法所基于的Phong光照模型对于面片之间的辐射与色素渗透效应（即漫反射相互反射，diffuse inter-reflection）表现不足，本文在辐射度与Phong光照模型的理论基础上提出了一种高级光照模型，并对该模型建立了相应的简化模型，并给出了加速算法予以实现。     

一种基于GPU的复杂目标电磁散射快速算法

采用图形电磁计算方法计算复杂目标电磁散射特性时,因采用局部光照模型,在多次散射情况下有较大的误差。在研究光线跟踪算法原理和电磁散射物理光学理论的基础上,提出了复杂目标电磁散射计算的光线跟踪算法,并利用图形处理器(GPU)实现了该算法的硬件加速。计算结果表明,算法在提高计算精度的同时达到了与图形电磁计算方法相当的实时性,具有很好的工程应用价值。     

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。     

基于地理坐标系的电磁环境快速仿真与体绘制

为有效考虑地球曲率的影响,采用球形规则网格模型组织电磁场数据。针对ITM(Irregular Terrain Model)模型计算量大的问题,提出一种地形重用方法提高仿真效率。针对多辐射源计算问题,将多线程计算和地形重用方法相结合,提高仿真效率。针对传统光线投射算法使用立方体作为包围盒,不能直接绘制球形规则网格数据问题,提出一种使用圆顶体作为包围盒的光线投射算法。经实验验证,考虑地形影响仍然能够获得较高的计算效率,满足多辐射源电磁环境仿真的需要,且圆顶体包围盒使光线投射算法的应用范围更加广泛。     

空间跳跃的光线投射加速算法研究

光线投射算法原理简单而且易于实现,但是绘制速度较慢。提高光线投射算法的绘制速度,降低算法时空复杂度。利用光线跳跃到相邻光线所需在空区域内穿过的距离即光线的相关性,不需要任何的数据预处理和三维的数据结构、独立于转换函数。作为一种基于图像空间的加速技术,它和所需绘制的体数据的复杂程度没有关系,因而加快了绘制速度。     

体绘制中的快速插值方法

插值运算是体绘制中的基本运算,其操作量很大。为此,本文提出一种的新的插值方法,减少每次插值运算的计算量,并根据样点位置及其附近的资料情况减少插值运算的次数。由此可以加快体绘制的成象,而对图像质量没有影响。与已有的快速插值方法相比,新方法更有效。     

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.     

虚切片方法改善Shear-Warp算法的图像失真

分析了Shear-Warp算法在实际绘制过程中出现的图像失真问题,提出了一种虚切片方法,通过在Shear-Warp算法基础上添加虚切片解决图像失真问题。实践表明,采用虚切片方法的Shear-Warp算法有效的解决了Shear-Warp算法的图像失真问题。     

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。     

一种全景图象拼合算法

提出了一种新的自动全景图象拼合的鲁棒性算法。一是，基于多分辨率样条提出了一种新的图象拼接算法，它采用多分辨率样条来确定拼接区域宽度T和加权函数，使图象在不同分辨率下分别拼合，这样使拼合成的图象既清晰又光滑无缝；二是，在Levenberg-Marquardt非线性最小迭代算法的基础上提出了一种新的非线性最小迭代算法。算法在大多数情况下能自动完成，适宜于任何大小的图象并又不需要知道任何相机参数；对相邻帧之间相机运动没有严格的限制。     

基于相邻层间相似性的加速Splatting算法

利用体数据的相邻层数据间具有高度相似性、差异较小这一普遍特性设计了Splatting体绘制的加速算法。计算各层采样点对屏幕像素颜色值的贡献时，只计算与上一层同位置有数据差异的采样点对屏幕像素颜色值贡献的变化量，然后用这个变化量修改在该采样点影响范围内的屏幕像素颜色值。试验表明，新算法可以大大加速Splatting算法的速度。     

利用光流预测的增强现实系统注册方法

针对目前增强现实领域由于系统延时造成的注册误差问题，提出了采用彩色标志点的光流场估计运动参数预测图象位置，结合平面四点注册算法确定运动物体与摄像机间相对位姿的算法。并把该算法应用于以视频透射式头盔显示器为主的增强现实系统中。该系统结构简单、轻便、实用性强、易于实现。一般情况下只需四个平面标志物就可实现运动物体的三维跟踪注册；工作范围大，甚至可以应用到室外的增强现实系统中；数值求解过程是线性过程，误差小，可以满足增强现实系统高精度三维注册的要求。