LIC纹理的GPU生成及边缘检测后优化处理

对基于GPU GLSL的LIC算法实现的完整框架进行了明确、详细描述,提出了矢量场--纹理颜色分区映射的方法,充分利用顶点处理器和GPU顶点颜色插值的优势,将离散计算矢量场转换为连续的纹理数据场,并给出了LIC算法实现的相关核心片元程序,对基于GPU的LIC与传统方法的性能进行了对比;提出了基于GPU的边缘检测的LIC纹理后优化处理方法,采用冷暖光照模型进行处理,取得了较好的可视化效果.     

ProLIC:一种累进的矢量场可视化方法

矢量场可视化是科学计算可视化中最具挑战性的研究课题之一。基于纹理的线积分卷积(LIC)能够很好地显示矢量运动方向,但是计算耗时。本文利用LIC的并行性,提出一种累进的矢量场可视化方法 累进LIC(ProLIC)。ProLIC通过子场分割、子图交错和泼溅快速显示LIC略图,实现累进可视化。交互式ROI ProLIC快速显示兴趣区域,提高可视化效率。最后进一步拓展ProLIC,提出面向大规模三维矢量场可视化和面向网络可视化的Volume /Network ProLIC模型。     

基于图像对比度数量映射的矢量场可视化算法

矢量场可视化是科学计算可视化中的一个研究热点,基于纹理图像的流线积分算法可以清楚地描述矢量场的细节。科学计算的数据通常是多维的变量,为了能在图像上同时显示超过2维的变量,采取了如对图像的颜色、明暗等属性进行数量映射的各种方法。本文提出了一种对图像的对比度进行数量映射的方法,动态改变图像局部的对比度,达到较好的可视化效果。     

基于GPU的体绘制流水线优化与预处理加速算法

提出一种基于GPU的体绘制流水线优化与预处理加速算法。对目前GPU体绘制流水线结构进行了深入地分析,为消除流水线速度瓶颈,采用自适应数据划分剔除算法对体数据进行子划分,剔除空白子块后将子数据块定义成子纹理块,然后使用体纹理打包算法VTP将子纹理块打包成适合GPU纹理内存的纹理,再依次传输至GPU纹理内存中。实验结果表明加速算法能有效提高流水线实际吞吐率,与原始算法相比,加速算法节省了40%~60%的绘制时间。     

基于半规则纹理和三角块映射的表面流场模拟

针对基于点噪声的流场可视化不够形象的缺点,提出一种更直观的基于半规则纹理和三角块映射的三维表面流场可视化方法。首先,建立模型的三角化网格,并以三角形作为基本单元,以三角形的重心场作为三角形的流场,结合具有方向性的半规则纹理进行纹理映射。同时,建立最大样本集和最优样本集加速场流动过程中纹理重新映射造成的时间损耗。最后,说明了添加矢量点后,三角块流场的合成方式。实验表明,该方法可以获得较好的可视化效果。     

东巴画艺术风格绘制

提出了一种交互式东巴画数字模拟方法。设计并开发了一个东巴画白描图绘制系统,通过交互方式方法建立图形元素数据库,选取不同图形元素组合后获得光滑、连续的白描图图像;采用多频率噪声积分卷积算法模拟块状纹理的混色效果,生成东巴画前景图像;采用纹理合成算法产生东巴画背景图像,通过前景图像与背景图像融合、局部色彩传输方法获得最终东巴画数字仿真结果。算法简单有效,是少数民族艺术风格作品数字化模拟的有效补充,有利于少数民族文化数字化保护和传承。     

基于纹理映射的可漫游数据场建模与仿真

构建可漫游的数据场可以更好的、多方位的观察数据场可视化的结果，提出了一种基于纹理映射可漫游数据场的建棋与仿真方法．这种方法首先构建数据场的模型，即定义视点后，合成从视点出发观察数据场的纹理，然后再将纹理映射到包围数据场的几何模型上，至此完成了可漫游数据场的建模过程，最后让观察者漫游数据场模型来进行仿真。对于既存在“外数据场”和“内数据场”的这一类数据场而言，采用文中的方法可以使得观察者不仅能漫游模型外部观察“外数据场”。还能漫游到几何模型内部观察“内数据场”的变化情况，因而使碍支中的方法达到了很好可视化和仿真的效果．此外，当处理非规则场时，采用包围盒技术、基于线性八叉树的分割算法等来加速数据场的可视化过程，使得丈中的算法有很高的效率。实验证明，文中的方法操作简单，效率高。     

基于可编程图形处理器的实时景深模拟

一幅具有景深效果的图，其显著特征是图像部分清晰部分模糊。基于这一特点，在景深的计算机仿真中，首先由计算机对三维场景成像，并将该场景存储为纹理，此纹理为清晰的场景纹理。成像时通过顶点编程，于α通道中存储了物体距离聚焦面的深度信息。然后对场景纹理进行多次均值滤波生成模糊的场景纹理，最后以清晰场景纹理的α值为插值系数将两幅纹理进行融合而模拟出景深效果。算法充分利用了图形处理器（GPU）的多纹理技术和可编程性，将运算从CPU转移至GPU，很好地仿真了景深效果，且满足实时性要求，可应用于虚拟现实系统。     

基于PC硬件加速的三维数据场直接体可视化

在科学计算可视化中，由于直接体可视化技术能够反映数据场内部的信息，所以它已经成为近年来研究的重点。通过应用三维纹理和可编程显卡的片段着色器（Fragment Shader）技术，在当前主流PC机上，实现了带有完整Phone光照阴影效果的三维数据场直接体可视化。仿真结果表明该方法在医学和军事学的三维数据场可视化中，能够实时生成高质量的体可视化图像。     

基于改进矢量量化的SAR图像压缩算法

由于SAR图像像素之间相关性比较弱,考虑到矢量量化在信源弱相关的条件下,也能取得比较好的压缩效果,将矢量量化用于SAR图像压缩中。同时,针对SAR图像纹理丰富,容易受到斑点噪声影响的特点,改进算法将区域整体图像信息从量化空间中分离出来,而且删除了每次聚类后含有最少矢量的胞腔。该算法有效的减少了量化空间大小,使生成码字分布更加合理。实验结果表明,矢量量化对于SAR图像压缩是有效的,并且,改进算法提高了图像整体压缩效果,较好的保留了点线面目标,同时在斑点噪声抑制方面做出了有益的工作。     

一种基于顶点纹理的LOD地形渲染算法

Shader Mode 3.0引入的Vertex Shader Fetch是GPU可编程图形渲染技术发展的又一重要进展,基于该技术提出了一种新的地形渲染算法.算法主要特点是将地形高程数据组织成单通道纹理存放于显存,用于支持视点跟随的LOD地形渲染.绘制阶段,CPU端只需输入平坦的嵌套状的网格,GPU端首先根据当前视点参数计算该网格顶点的实际二维位置坐标,使用该坐标从地形纹理中采样出该顶点的高程值,这样平坦网格的顶点获取到实际的三维坐标值,图形渲染管线将继续处理直至输出显示.如此安排绘制流程可以彻底消减CPU计算负载,转而充分运用GPU高数据处理能力和可编程特性.实验表明,使用本算法绘制地形,效果逼真、绘制效率大大高于传统LOD地形绘制算法.     

一种快速的海浪仿真方法

海浪仿真的实时性是海洋场景仿真的重要需求之一。对海面网格和浪高计算同时进行简化处理,提出一种快速的海浪仿真方法。该方法采用放射状环形网格对海面进行LOD划分,用海浪谱反演生成海浪高度纹理图序列,并在GPU顶点着色器上对海面网格进行循环纹理映射以获得网格节点的动态高度数据。同时,采用多级纹理映射和视域裁剪对海面网格进行优化处理。实验结果表明,提出的方法能有效提升海浪仿真速度,仿真对CPU的占用率低,真实感强,可充分满足视景仿真系统对海浪仿真的实时性要求。     

基于无锚框的红外多类别多目标实时跟踪网络

本文提出一种改进的红外多类别多目标实时跟踪网络, 在确保跟踪精度的同时, 重新设计无锚框网络结构, 进一步降低网络的参数量与推理时间。通过优化目标特征向量, 进一步提高识别精度, 同时简化与改进跟踪流程。此外, 通过细化分析相关流程执行时间, 选用GPU与CPU分别执行最优运算, 提升跟踪整体运行速度。上述方法被应用于低空海面红外目标跟踪数据集中。结果表明, 在本文所提的综合评价指标下, 所设计的网络相较其他轻量级网络评分提高1.78, 且运行速度在NVIDIA Jetson Xavier NX中达到52.37 FPS, 满足边缘端实时运行需求。     

一种真实感焰火实时模拟方法及其GPU实现

基于空气动力学和牛顿运动定律研究了焰火的形态建模、物理运动方程及其控制方法,同时分析了基于GPU的粒子系统的运行机制,给出了适用于GPU并行计算的双纹理缓存结构,并在此基础上提出了基于GPU的焰火粒子系统框架,实现了视景仿真应用中真实感焰火的实时模拟。基于GPU的粒子系统充分挖掘了GPU的并行计算能力,实验证明本方法可基于普通PC平台实现焰火运动和形态的实时逼真模拟。     

基于GPU的自由立体显示器通用渲染算法

自由立体显示器作为三维显示器中的一种,能够产生具有空间感的三维映像,但在显示虚拟的三维场景时,需要对场景进行多视角渲染,渲染和数据传输次数都数倍增加,因而实时渲染成为难题。与传统的多视角渲染方法不同,提出的加速算法改变了渲染流程,把每个视角渲染后用于合成的子图像不再存回系统主存中,而是将这些子图像传入纹理内存。同时程序中采用了多处最新的OpenGL扩展功能,通过FBO将场景直接渲染到三维纹理,极大提高了纹理传输和多层纹理混合的效率,从而加速了整个渲染过程。另外,由于本方法保留了对各视角图像的独立渲染运算,对渲染场景具有很强的通用性。通过与其他算法的实验比较,证明了提出方法的通用性和稳定性,达到了实时显示的要求。     

基于半规则纹理的三维表面流场可视化方法研究

针对基于点噪声的流场可视化不够形象的缺点,提出一种更直观的基于半规则纹理的三维表面流场可视化方法。首先,利用Mesh quilting技术在三维物体表面建立网格结构,并以组成网格结构的三角形作为基本模型,匹配样本纹理,形成第一帧纹理;随着流体的流动,角点的移动形成了新的网格结构,并对变形后的网格重新映射形成新一帧纹理图;最后,各帧纹理相连形成了一帧帧连续的流场动画。匹配过程中,为提高效率并保持帧之间的连续性,提出了最优纹理集加速匹配。实验表明,该方法可以获得较好的可视化效果。