虚拟现实中的基于图像绘制技术综述

基于图像绘制技术为虚拟现实系统提供了更加可靠、真实、快捷的虚拟场景构建方案。虚拟场景的基于图像建模、支持基于图像的场景控制以及基于图像实时动态分布协同工作等技术领域成为了基于图像绘制技术在虚拟现实应用中的三个主要发展方向。按照面向虚拟现实应用流程和系统结构分类,讨论现有的基于图像绘制技术发展状况,分析各技术的原理以及优缺点,最后提出了面向虚拟现实应用的基于图像绘制技术的拓展方向。     

基于图象的动态场景绘制技术

传统的基于图象绘制技术研究主要集中于静态场景的绘制,当场景中有流水,钟摆等运动对象时,绘制效果就难以令人满意。近年来,动态场景的绘制已日益成为基于图象绘制的一个新的研究热点。在深入阐述了基于图象绘制技术的基本概念和各类方法的基础上,着重探讨了当前在动态场景绘制技术方面的研究进展以及目前各类动态场景绘制方法中的有待研究的问题和不足之处,并提出了解决这些问题的思路。     

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。     

地球云场景的模拟仿真

为了研究全球的大气运动情况,需要不断观察地球云层的分布状态和运动趋势。运用计算机技术建立了基于八面体剖分法构造的球面网格模型;以全球高程数据为基础进行了三维地球的模拟;利用改进的分形几何算法生成了逼真的静态与动态云图;通过球面纹理映射实现了云场景在球面上的融合;最终给出了逼真的全球云场景的模拟。仿真模拟算法在虚拟战场环境模拟和全球气象环境再现等软件中进行了应用,模拟仿真效果满足了系统的需要。     

基于双层次细节图像空间融合的地形绘制方法

为加速地表模型绘制速度,提出一种基于双层次细节图像空间融合的地形绘制方法.首先建立具有高、低细节层的地表模型,通过在图像空间计算高细节层与整个地形投影面积的比例,控制高细节层覆盖范围,把两层模型的过渡区域推向离视点较远的位置:过渡区域采用了基于图像空间的逐像素纹理混合与偏移方法,避免在图形空间建立几何过渡带计算开销过大的问题,消除两层次邻接所产生的视觉裂缝.算法在GPU设计与实现.实验表明,该方法在保持逼真视觉效果的同时,能够保持较高的三维地形绘制速度.     

基于自适应四叉树视相关的多分辨率地形简化

提出了一基种于自适应四叉树结构视相关的动态多分辨率地形简化算法。主要讨论了地形简化中多分辨率地形网格生成、节点评价函数、多分辨率LOD转化时的图像跳跃以及多分辨率地形纹理映射着等关键技术问题，有效地解决了多分辨率地形网络拼接中的裂缝问题和层次细节转化中的图像跳跃现象。     

基于位移映射的道路生成与绘制方法

以矢量形式表达的道路信息在地理信息系统中占有重要地位。通过位移映射方法解决了三维地形上道路的生成与绘制问题。首先,在考虑道路几何约束的情况下,根据道路平面图以及相应的DEM数据生成参考曲面;然后,通过对参考曲面的一次离屏渲染,利用深度图方法生成DEM位移图和纹理掩模图;在地形绘制中同时使用位移映射和纹理映射,实现道路几何信息以及细节信息的实时嵌入。实验表明,这种方法在小尺度显示中以较低的代价增强了道路仿真绘制的真实感。     

混凝土坝浇筑过程建模及绘制方法

随着虚拟现实技术的发展,三维仿真系统作为一种全新角度的管理方法和技术手段在工程进度管理中起到越来越重要的作用。提出了一种对混凝土坝浇筑过程进行建模以及仿真的方法。对大坝整体模型进行三维裁剪来得到不同浇筑时期大坝的模型,不同于以往工程仿真中对不同时期分别进行建模的方法。并基于Shader Model 4.0构建了实时绘制框架,提高仿真效率。基于上述方法设计实现了一个混凝土坝浇筑过程仿真系统。仿真结果验证了提出的方法可以满足工程需要。     

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。     

基于图像分割的胎儿超声图像面绘制方法研究

三维表面绘制是图像图形领域中的一个研究热点问题.迄今为止,人们已经提出了许多不同的表面绘制方法,其中基于二维Delaunay三角剖分算法是最常用的一种.它广泛应用于地理测绘、工业建模、医学可视化等领域,然而如何应用于胎儿健康检查尚未见报道.本文基于扇形扫描三维超声图像的成像特点,设计了一种从二雏超声图像到胎儿表面三雏绘制的方法,包括了从滤泼,分割,边缘提取,抽点到点云的三雏表面绘制的整个过程.全部程序用vC 结合OpenGL实现基于三角形网格测量数据三维场景和格网显示,图形具有平移、缩放、旋转,选择修改等功能,买验证明对于三维超声胎儿表面绘制取得了相当不错的显示效果.     

基于浮雕纹理贴图的复杂模型快速显示

提出了一种采用浮雕纹理贴图技术对复杂网格模型进行快速显示的方法,采用虚拟拍照方法生成原始模型相应的浮雕纹理,将原始模型简化成六幅浮雕纹理和一个长方体。该方法与传统的计算三角片面的投影方法相比在速度上有很大提高,且显示速度与生成的浮雕纹理的分辨率有关,而与原始模型的复杂程度无关。     

一种协同渲染环境下的场景管理策略

随着计算机图形学和虚拟现实技术的发展,场景的实时渲染逐步成为计算机图形学中一个令人关注的重要问题,而各种高沉浸感虚拟现实环境的出现使得多场景的协同实时渲染成为必要。因此,为实现多场景的协同实时渲染,提出并实现了一个协同渲染环境,并对其中采用的场景管理技术进行研究,采用八叉树和场景树相结合的方法对场景中的静态和动态实体分别进行管理,以此为基础,实施了场景管理与绘制相分离的策略。实践证明,利用这种场景管理的思想,结合通信机制,能实现多场景间的协同实时渲染,从而验证了这种场景管理思想的有效性。     

基于Vega的视景驱动软件的分析与设计

针对在Windows NT平台上开发基于Vega的视景驱动软件中所遇到的问题，该文从面向对象的软件分析与设计、可复用面向对象的软件技术－－设计模式以及Windows的核心机制等诸多方面进行了逐步的分析与设计，并最终给出了一种妥善的通用解决方案。     

一种加速复杂场景绘制的可见性判断算法

论文研究了基于微机平台的复杂场景实时生成的关键技术,采用面向对象技术构造了虚拟场景的树型层次组织,提出了基于三维地形的场景空间层次包围盒构造方法,基于空间层次包围盒进行快速可见性预判断和LOD层次计算,实现了一个基于微机平台的复杂场景实时生成系统,并应用于虚拟战场的实时仿真。     

一种超大规模地形的实时渲染方法

地形的三维可视化在多个领域中有着广泛的应用。本文将地形数据分块技术、LOD技术、视锥裁减技术和ROAM算法等相结合,提出了一种解决超大规模地形数据实时渲染问题的方法。该方法可以实现足够大规模地形数据的实时连续细节层次渲染,并且利用了帧和帧之间的关联性,极大的提高了渲染速度,取得了较好的渲染效果。