可视球面海浪建模与绘制

大规模海浪的快速建模和绘制是目前的研究热点,如何建立球面海浪模型和对可视球面海浪区域进行多分辨采样,是在数字地球平台上实现大规模海浪实时模拟的关键。为解决此问题,结合现有算法,考虑球面曲率影响,提出了球面海浪模型,以及相应的屏幕细分算法和海陆判断算法,解决了球面海浪模型存在的高纬度"压缩"现象,将计算和绘制限制在视点相关的可视球面海浪区域。实验表明,该方法适合大规模海浪仿真,其绘制效果逼真性好,速度快,能满足交互应用的需求。     

绿色建筑中导光管采光质量研究

在绿色建筑中采用导光管能提供良好的室内光环境,有利于人们的健康。鉴于以往关于导光管的研究缺乏对采光质量的分析,以两种不同内壁的长径比为2~10的导光管为例,系统地研究了导光管光谱反射率、长径比对透射光显色性和非视觉效应的影响,并与两种常见灯管对比。首先利用TracePro软件和光谱照度计分别获得导光管透射光和灯管的相对光谱,然后计算了光源的一般显色指数（Ra）,最后通过Ra数值及相对光谱功率峰值波长位置评价了导光管和灯管的显色性和非视觉效应。结果表明：绿色建筑在选择照明系统时,宜优先选择光谱反射率分布均匀的导光管,同时控制长径比保证优越的采光质量;在条件不允许安装导光管的空间,可选择人工光源替代,同时尽量避免长时间连续使用对人们健康造成损害。     

基于光照贴图的Web3D全局光照协作式云渲染系统

提出一套视点无关的Web3D协作式全局光照渲染系统,以解决Web3D动态光照实时渲染问题。整套系统由负责全局光照的云渲染器和负责直接光照的Web渲染器构成,并把用户行为作为计算全局光照范围和频率重要参考依据。云渲染器在光照贴图中渲染光照数据,流式化传输到Web渲染器;Web端在对场景进行直接光照渲染后,通过采样光照贴图信息以获得包含全局光照信息的强真实感场景渲染效果。经实验表明,本系统在云端和Web端均有优异的效率表现,并体现出渲染计算强度轻量化、渲染效果真实化。     

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。     

虚拟现实与城市规划

讨论了虚拟现实技术在城市规划中的应用 ,并结合实际开发经验 ,对虚拟环境下用户界面设计、视景建模、实时渲染、交互式漫游、音效等有关技术进行了探讨。     

质点-弹簧模型驱动的体数据模型快速变形模拟

探讨三维体数据模型的快速真实感变形模拟和绘制方法。该方法用离散的质点-弹簧模型具有物理真实感地模拟变形过程；利用FFD从离散质点的运动信息插值求得体数据空间任意点的变形；而将重采样和绘制过程融为一体的光线虚拟弯曲技术和光线提前终止技术则避免了将大量无用计算，使变形和绘制速度明显提高；根据局部变形的连续线性特性提出了光照修正算法，算法实现简单，算出的光照浓淡变化具有高的真实感。     

大规模地形动态快速绘制技术研究

大规模地形的快速绘制是目前的研究热点,如何有效地进行地形数据组织及模型简化,关系到渲染的速度和效果。为解决这个问题,结合现有算法提出了一种基于灵活简化准则的分块连续LOD模型构造算法,以及相应的模型预裁减调度绘制算法,将大规模地形转换为小块地形进行处理,并利用视点运动的连续性和前后帧的相关性,管理调度细节层次模型。实验结果表明,该算法有效地解决了绘制速度与质量之间的矛盾,较好地实现了大规模地形场景的实时快速漫游。     

基于外存的大规模虚拟环境交互漫游

针对大规模虚拟环境的交互漫游,提出了一种基于外存的场景数据组织方法,并给出了相应的交互漫游算法。首先将场景数据分块组织成八叉树层次结构,然后为每个八叉树节点生成渐进网格表示。在实时绘制阶段,利用八叉树层次进行粗的全局细化,利用渐进网格进行细的局部细化。该方法可以对具有上千万三角形面片的大规模虚拟环境进行交互绘制,并且可以得到连续的LOD变化,消除交互漫游时的“Popping”(跳跃)现象。     

Video-based facial animation with detailed appearance texture

Facial shape transformation described by facial animation parameters (FAPs) involves the dynamic movement or deformation of eyes, brows, mouth, and lips, while detailed facial appearance concerns the facial textures such as creases, wrinkles, etc. Video-based facial animation exhibits not only facial shape transformation but also detailed appearance updates. In this paper, a novel algorithm for effectively extracting FAPs from video is proposed. Our system adopts the ICA-enforced direct appearance model (DAM) to track faces from video sequences; and then, FAPs are extracted from every frame of the video based on an extended model of Wincandidate 3.1. Facial appearance details are transformed from each frame by mapping an expression ratio image to the original image. We adopt wavelet to synthesize expressive details by combining the low-frequency signals of the original face and high-frequency signals of the expressive face from each frame of the video. Experimental results show that our proposed algorithm is suitable for reproducing realistic, expressive facial animations.     

建立多视点平行拼图的数据模型并确定其精度上限

提出一种新的多视点拼图（multiperspective mosaic），称之为平行接图，设计了从真实照片中得到高分辨率平行拼图的算法，建立了从平行拼图得到高精度绘制输出的数学模型，讨论了用照片建立平行拼图的精度上限，并且给出了良好的实验结果。