大规模外存场景的交互绘制

在场景分割的基础上,提出一种连续分层层次细节模型组织场景,并对视点空间进行划分,为每个视点单元计算恰好满足单元内任意视点屏幕像素误差的场景图节点列表,称为cell-front;然后利用cell-front对外存模型的存储进行重新设计.在绘制时采用多线程技术,绘制线程对当前cell-front进行可见性剔除和视点相关的选择绘制;预取线程采用一种基于视点单元的预取策略,利用视点单元之间cell-front的变化控制预取数据的调度.该算法能够在保证场景绘制质量的前提下,在普通的PC机上实现大规模外存场景的实时交互显示.     

QuickWalk:一个大规模场景交互漫游系统

随着三维扫描与建模技术的飞速发展,三维场景的数据量急剧增大,无法一次性载入内存,而且难以进行交互绘制.研究开发了一个大规模外存场景的交互漫游系统QuickWalk,该系统集成了视点相关的层次细节技术、可见性剔除和场景数据的内外存调度,能够有效地减少运行时刻的内存需要,使CPU、GPU和I/O三者的效率得到充分发挥.实验表明,在保证场景绘制质量的前提下,该系统能够在目前普通的PC上实现大规模外存场景的实时显示和交互操纵.     

基于连续HLOD的大规模场景快速绘制算法

大规模场景的快速绘制是虚拟现实技术重要的研究课题之一.为了加速场景的绘制,一般采用层次细节模型和可见性裁剪方法,但是现有算法在处理大规模场景时存在着局限性.本文提出了一种新的大规模场景快速绘制算法,该算法在场景层次划分的基础上,利用拓扑结构可变的网格简化方法为场景层次计算连续的分层层次细节模型（HLOD）;然后在实时绘制阶段,对场景分层层次细节模型进行视点相关的全局和局部细化,并结合快速有效的视域裁剪,从而大大加速了场景绘制速度.实验结果表明该算法是简单有效的,并且算法还可以进一步扩展到外存方式.     

大规模地形漫游系统关键技术的研究

针对海量的地形和纹理数据,设计合理的场景数据存储和有效的动态调度策略是大规模地形漫游系统的关键技术,该文对此进行总结和研究。结合清江漫游系统项目,通过对地形和纹理数据采用分块存储,使用动态调度策略,并引入多线程技术,实现绘制线程和数据调度线程的并行化,实现了大规模三维地形漫游系统显示的平滑和连续。     

超大规模地形场景的高性能漫游

超大规模地形场景包含大量的几何和纹理数据,无法一次性载入内存,并具有极高的复杂度,因而无法进行实时绘制.提出一种高性能的外存地形场景实时漫游技术.该方法使用离散层次细节技术并结合视点相关的动态连续层次细节选择和过渡.算法为地表的简化提出一种新的基于受限法向锥的误差计算方法,使得模型简化具有轮廓保持和光照保持特性.当生成网格包含三角形数目相当时,该方法比传统的基于几何误差的简化更加符合漫游时视觉的感知规律.场景简化过程中提取出的潜在轮廓特征可以通过巧妙地构建漫游时视线方向上的增量地平线来随时更新场景不同部分的可见性信息,并以此控制无用数据页面的载入和无效场景部分的绘制,提高绘制速度.漫游系统采用多线程技术,使CPU,GPU,I/O三者的效率得到充分发挥,并可实时生成具有光照和阴影效果的漫游图像.     

视点相关的真实感三维风景区模拟研究与实现

提出采用八叉树组织真实山体数据,根据视点距离采用不同的细节层次LOD表示山体各部分,并结合视觉剪裁和帧间相关性进一步减少绘制的山体,达到加速三维地形的绘制和漫游的目的.使用混合纹理映射、阴影渲染技术,并加入山谷中的水面模拟,生成具有真实感的大规模三维风景场景.实验结果表明该方法有效地减少了算法复杂度,易实现碰撞检测,大大提高了绘制效率,在PC机上能实时地生成高分辨率、具有真实感的场景,完全满足VR交互要求.     

多核并行技术在三维场景加载中的应用

研究一种用于三维漫游场景的多核并行加载系统。在多核计算机上采用OGRE进行场景加载,利用OpenMP实现多线程创建与同步,动态设置并行程序的线程数量。通过对一个三维山地漫游场景加载不同数量植物的实例,测试出不同线程下并行加载Mesh的时间,获得较好的加速比。实验结果表明,采用OpenMP并行技术可有效改进三维漫游场景的加载速率,加快地形场景的显示,提高绘制效率。     

高精度高速度曲面建模的3维地表模拟和漫游算法

三维真实感地形场景是生态系统模拟、虚拟地理环境和三维GIS不可或缺的要素,而高精度高速度曲面建模方法可以动态实时构建高精度曲面模型。论文引入高精度高速度曲面建模方法,提出了一种可以动态生成地表模型并实时绘制和漫游三维真实感地表的方法。该方法实时动态建立高精度DEM,结合改进的视点依赖多分辨率绘制方法,随视点改变动态重建并绘制当前DEM。首先建立当前可见场景的DEM,然后通过依赖于视点的简化等处理建立层次细节模型,进行实时场景绘制和漫游,随视点改变,在当前场景基础上动态加点和减点更新DEM及层次细节模型,生成当前可见场景,以次循环。实例测试表明,算法可产生真实感较强的场景,实时漫游效率较高,模拟精确。     

HLODs模型在场景快速绘制中的应用

论述了一种基于视相关分级细节层次的场景简化的算法，加速场景绘制速度。预处理阶段利用八叉树构造场景的分层次结构；实时渲染阶段，采用多线程进行场景的实时绘制：根据视点进行可见性剔除，根据屏幕误差选择合理的分级细节层次，利用数据管理调度进行数据的实时更新。在保持图像的保真度条件下，可实现场景的快速绘制。     

视点依赖的温室场景模拟与交互式漫游

为对包含日光温室的农业场景进行实时、逼真的绘制,采用基于视点的连续细节层次（LOD）来减少实际需要绘制的网格数据量,并基于包围盒技术实现了视点的碰撞检测,同时使用可见性剔除算法来加速场景渲染速度。在渲染温室内植物时,通过几何变换实现了大规模植物群体的快速构建,并在场景中使用阴影体算法来渲染阴影,生成了具有真实感的大规模温室农业场景。模拟结果表明该方法能有效地减少渲染的面元数目,大大提高了绘制速率,场景有较高的真实感,能够满足交互式实时漫游的要求。     

面向动态流程工厂模型的快速分层层次细节法

分析了现有基于面片的分层层次细节算法在处理大规模动态流程工厂模型时存在的预处理时间过长、更新操作耗时等不足.提出一种新的基于基本体元的快速分层层次细节方法.该方法在体元级别对设备和元件进行聚合,对管线进行分割,建立场景图,然后基于几何参数和形状特征计算各体元的层次细节.利用管子及其元件的拓扑连接关系构成"组合管子",在体元级别对其进行合并简化.实验结果表明,对具有10M左右面片复杂度的动态流程工厂模型,该方法在普通PC机上能够在保证一定绘制质量的前提下将模型绘制速率平均提高3倍左右,并且将预处理时间控制在7min以内.     

Interactive virtual relighting of real scenes

Computer augmented reality (CAR) is a rapidly emerging field which enables users to mix real and virtual worlds. Our goal is to provide interactive tools to perform common illumination, i.e., light interactions between real and virtual objects, including shadows and relighting (real and virtual light source modification). In particular, we concentrate on virtually modifying real light source intensities and inserting virtual lights and objects into a real scene; such changes can be very useful for virtual lighting design and prototyping. To achieve this, we present a three-step method. We first reconstruct a simplified representation of real scene geometry using semiautomatic vision-based techniques. With the simplified geometry, and by adapting recent hierarchical radiosity algorithms, we construct an approximation of real scene light exchanges. We next perform a preprocessing step, based on the radiosity system, to create unoccluded illumination textures. These replace the original scene textures which contained real light effects such as shadows from real lights. This texture is then modulated by a ratio of the radiosity (which can be changed) over a display factor which corresponds to the radiosity for which occlusion has been ignored. Since our goal is to achieve a convincing relighting effect, rather than an accurate solution, we present a heuristic correction process which results in visually plausible renderings. Finally, we perform an interactive process to compute new illumination with modified real and virtual light intensities     

基于高斯球的近似共面合并层次细节模型

构造场景多层次细节模型是加速图形显示的有效途径.给出一种基于共面合并自动生成场景多层次细节模型的算法.此算法将一单位球定义为高斯球,并按一定的规则对其进行层次分割.然后根据各景物面片的法向在高斯球上的分布,将具有近似一致法向的面片划分为面片族;在面片族内对相邻面片进行合并,生成近似共面区域;然后移去其内部点,对区域边界重新三角化.算法还结合临近边界点合并等原则,删除对表达场景几何特征重要度低的顶点.算法利用平面九叉树进行合并操作,生成具有多层次细节的场景模型.实验结果表明,算法能实现较理想的场景简化效果.     

场景文字识别技术研究综述

对文字检测和识别技术进行了全面的介绍。介绍了自然场景文字识别技术的研究背景、应用领域、技术难点等;介绍了场景文字识别的预处理技术及流程,介绍了近年来出现的基于深度学习的通用检测网络、维吾尔文和中英文的深度学习文字检测网络、场景文字识别深度学习网络、端到端场景文字检测与识别深度学习网络,并总结了各类网络的结构特点、优势、局限性、应用场景以及实现成本,接着进行了综合分析;最后介绍了公开数据集,并探讨了场景文字识别技术的发展趋势及可能的研究方向。     

多分辨率GIS矢量数据模型构建与三维显示方法研究

本文提出一种GIS矢量数据多分辨率模型的构建、组织及三维显示方法。在数据预处理阶段,首先对原始矢量数据（点、线、面）进行简化处理,抽取出若干不同分辨率的矢量层次,然后将各个矢量层次分块,自底向上建立矢量数据的四叉树结构。在实时绘制阶段,在基于四叉树的视锥裁减和基于屏幕误差度量的分块选取基础上,采用多态调度矢量数据分块。实验结果表明,本文提出的矢量数据组织和调度算法能较好地解决矢量数据量大与计算机实时处理能力有限的矛盾,满足大规模矢量数据三维可视化系统实时绘制需求。     

基于可见性预处理和细节简化的虚拟环境快速漫游算法

本文针对复杂多边形场早的漫游提出了一个新的预处理方法，并给出了相应的快速漫游算法。     

Interactive optimization of 3D shape and 2D correspondence usingmultiple geometric constraints via POCS

The traditional approach of handling motion tracking and structure from motion (SFM) independently in successive steps exhibits inherent limitations in terms of achievable precision and incorporation of prior geometric constraints about the scene. This paper proposes a projections onto convex sets (POCS) framework for iterative refinement of the measurement matrix in the well-known factorization method to incorporate multiple geometric constraints about the scene, thereby improving the accuracy of both 2D feature point tracking and 3D structure estimates. Regularities in the scene, such as points on line and plane and parallel lines and planes, that can be interactively identified and marked at each POCS iteration, enforce rank and parallelism constraints on appropriately defined local measurement matrices, one for each constraint. The POCS framework allows for the integration of the information in each of these local measurement matrices into a single measurement matrix that is "closest" to the initial observed measurement matrix in Frobenius norm, which is then factored in the usual manner. Experimental results demonstrate that the proposed interactive POCS framework consistently improves both 2D correspondences and 3D shape/motion estimates and similar results cannot be achieved by enforcing these constraints as either post or preprocessing     

Efficient self-collision detection on smoothly discretized surface animations using geometrical shape regularity

We present a new algorithm for detecting self-collisionson highly discretized moving polygonal surfaces. If is based on geometrical shape regularity properties that permit avoiding many useless collision tests. We use an improved hierarchical representation of our surface that, besides the optimizations inherent to hierarchisation, allows us to fake adjacency information to our advantage for applying efficiently our geometrical optimizations. We reduce the computation time between each frame by building automatically the hierarchical structure once as a preprocessing task. We describe the main principles of our algorithm, followed by some performance tests.