高质量的三维纹理硬件体绘制

与光线投射法相比,传统的3D纹理体绘制算法通常难以产生高质量的图像。为了增强渲染图像的真实感与质量,在基于GPU（Graphics Processing Unit）的三维纹理体绘制过程中以交互的速率实现了体阴影效果,并考虑现实图像合成中的可视化感知,提出将基于GPU的高动态范围色调映射技术应用到体绘制得到的结果图片中。最后对一些体数据集进行绘制,实验表明这些技术较好地解决了传统纹理绘制方法的缺点,提高了图像的质量。     

虚平面映射:深度图像内部视点的绘制技术

首先推导与归纳了图像三维变换中像素深度场的变换规律,同时提出了基于深度场和极线原则的像素可见性别方法,根据上述理论和方法,提出一种基于深度图像的建模与绘制(image-based modeling and rendering,简称IBMR)技术,称为虚平面映射.该技术可以基于图像空间内任意视点对场景进行绘制.绘制时,先在场景中根据视线建立若干虚拟平面,将源深度图像中的像素转换到虚平面上,然后通过对虚平面上像素的中间变换,将虚平面转换成平面纹理,再利用虚平面的相互拼接,将视点的成像以平面纹理映射的方式完成.新方法还能在深度图像内侧,基于当前视点快速获得该视点的全景图,从而实现视点的实时漫游.新方法视点运动空间大、存储需求小,且可以发挥图形硬件的纹理映射功能,并能表现物体表面的三维凹凸细节和成像视差效果,克服了此前类似算法的局限和不足.     

描述凸凹纹理的改进方法

凸凹映射是仿真物体表面粗糙细节,使其在光照下具有三维显示效果的一种纹理映射技术,其中高度图描述了物体的粗糙质感.而现有高度图生成过程中,为了得到纹理图像像素高度值的正确描述,需要反复实验得到一些经验值,计算量比较复杂;且又过分地夸大纹理的凸凹表现.降低了绘制效果的真实感.为此,文中提出一种简便的描述图像凸凹细节信息的方法,引入"凸凹图"的概念,代替高度图用于凸凹映射.实验证明,"凸凹图"用于凸凹映射得到的绘制效果比传统凸凹纹理映射绘制的效果更贴近原始图像的视觉效果.     

综合几何信息的实时线绘制算法

以三维网格模型的微分几何信息为依据,结合视点相关和视点无关的线绘制方法,提出一种基于GPU的实时绘制算法.基于视点曲率在图像空间中计算提取视点相关特征线,同时利用风格化纹理和主曲率信息绘制视点无关特征线.根据三维模型信息与预设计的风格化纹理,在像素着色器中对视点相关和视点无关的2类特征信息进行计算,然后结合两者结果得到令人满意的绘制结果.实验结果表明,由于所有计算在图像空间由GPU并行完成,可以高效地提取特征线;采用风格化纹理的设计增加了图像空间风格化绘制的可控性,弥补了图像空间算法的风格化可控性差的缺点.此外,文中算法不仅可以进行实时的风格化线绘制,以该算法为基础还可以进行进一步的艺术仿真,如国画的模拟等.     

基于动态Impostor技术的树木快速绘制方法

树木快速绘制技术研究一直以来都是计算机图形绘制的一个热点领域,因为树木复杂的细节结构使其在绘制上存在着相当大的困难.提出了一种基于动态impostor技术的树木绘制方法,不仅可以快速地绘制树木,而且具有较高的真实感效果.该方法首先基于树木模型进行平面投影去创建impostor平面,然后将纹理映射到已经创建好的impostor平面上,最后通过绘制impostor纹理平面形成树木图像.当参考视点移动时,可以根据误差来决定是否动态更新impostor平面的内容.     

一种改进的人脸纹理映射方法

识别人脸图像优化问题,由于人脸纹理映射时容易出现的纹理扭曲和畸变现象,影响图像的真实性,提出一种改进的纹理图像映射方法。根据人脸特征点信息,利用特征块匹配法配准正侧面人脸图像,并使用加权平滑算法和金字塔方法对图像进行双重融合实现图像的平滑过渡;然后利用一种特殊的定位方法来计算三维人脸模型上顶点对应的纹理坐标;最后根据纹理坐标将纹理图像映射到三维特定人脸模型表面上,可得到具有真实感的三维人脸模型。实验结果表明,纹理合成方法简捷有效,纹理映射结果生动逼真,有效的避免了纹理图像的扭曲和畸变现象,具有较高的鲁棒性。     

基于视点相关透视纹理的矢量数据在三维地形上的叠加绘制

为了精确、高效地将传统二维矢量数据叠加到三维多分辨率地形上,提出一种基于视点相关透视纹理的叠加绘制算法.首先通过场景视点得到能充分逼近当前地形可视范围的透视投影,然后用该透视投影实时地将二维矢量数据绘制在与地形绑定的纹理上,同时在GPU中并行计算出纹理坐标.与传统的基于纹理的绘制方法相比,视点相关的透视投影能够提高纹理的像素利用率,从而减轻传统方法所产生的走样问题,提高矢量数据的绘制质量;且该算法不受地形几何数据的约束,能够与目前大多数多分辨率地形模型以及影像金字塔很好地结合在一起使用.     

基于BTF的草地实时绘制与ROAM实现

在计算机图形学领域,传统的草建模研究多基于几何学,这种方式对于大规模草地而言,要产生大量数据,场景绘制时计算复杂度较高.针对此问题,采用一种基于GPU的双向纹理函数BTF方法,压缩处理采样数据,GPU完成双向纹理重构与映射,在场景质量和速度上得到了较好效果,在实现上采用ROAM算法,实现多分辨率渲染,对距离视点较远或粗糙的地方采取粗略绘制,进一步提高了渲染速度.     

基于OpenGL纹理映射反走样技术的研究

在计算机图形学中,引人注目的是图像的真实感问题。图像的真实感来源于建模软件中渲染效果的好坏,渲染用时越少,质量越高,渲染出来的图像就越逼真。利用纹理映射技术,即贴墙纸的方法将反映物体表面细节的图案贴到物体表面上。现有的纹理映射技术存在诸多方面的缺陷,用时长,清晰度低,走样等使得渲染出来的图像不能满足实时的需求。在原有纹理映射反走样技术的基础上,利用OpenGL图像库,改进原有纹理映射技术中存在的问题,能得到高度真实感的图像。     

基于GPU的真实感毛发快速绘制

提出一种基于图形处理器(GPU)加速的真实感毛发快速绘制方法.方法通过混合绘制多层次的半透明纹理层来表示物体表面的毛发效果,并在绘制过程充分运用了GPU的可编程功能.其中采用GPU的顶点绘制器来完成多层网格层顶点位置的计算;采用像素绘制器来实现毛发特殊光照效果的计算.实验表明,通过采用GPU可编程计算,毛发的绘制速度得到了明显提高.方法对中等规模的模型达到了实时的毛发绘制速度,并具有逼真的仿真效果.     

Pixel2Brick: Constructing Brick Sculptures from Pixel Art

LEGO®, a popular brick‐based toy construction system, provides an affordable and convenient way of fabricating geometric shapes. However, building arbitrary shapes using LEGO bricks with restrictive colors and sizes is not trivial. It requires careful design process to produce appealing, stable and constructable brick sculptures. In this work, we investigate the novel problem of constructing brick sculptures from pixel art images. In contrast to previous efforts that focus on 3D models, pixel art contains rich visual contents for generating engaging LEGO designs. On the other hand, the characteristics of pixel art and corresponding brick sculpture pose new challenges to the design process. We present Pixel 2Brick , a novel computational framework to automatically construct brick sculptures from pixel art. This is based on implementing a set of design guidelines concerning the visual quality as well as the structural stability of built sculptures. We demonstrate the effectiveness of our framework with various brick sculptures (both real and virtual) generated from a variety of pixel art images. Experimental results show that our framework is efficient and gains significant improvements over state‐of‐the‐arts.     

Robust Statistical Pixel Estimation

Robust statistical methods are employed to reduce the noise in Monte Carlo ray tracing. Through the use of resampling, the sample mean distribution is determined for each pixel. Because this distribution is uni‐modal and normal for a large sample size, robust estimates converge to the true mean of the pixel values. Compared to existing methods, less additional storage is required at each pixel because the sample mean distribution can be distilled down to a compact size, and fewer computations are necessary because the robust estimation process is sampling independent and needs a small input size to compute pixel values. The robust statistical pixel estimators are not only resistant to impulse noise, but they also remove general noise from fat‐tailed distributions. A substantial speedup in rendering can therefore be achieved by reducing the number of samples required for a desired image quality. The effectiveness of the proposed approach is demonstrated for path tracing simulations.     

图形图像噪声滤除的聚类分析算法

0.引言 噪声滤除是图形图像处理过程中的重要环节.它的任务是对影像采集过程中由于受环境、设备等多种因素的影响而夹杂于图像中的噪声干扰加以检测并去除,从而提高影像质量和视觉效果,为图像信息提取与分析扫除障碍.     

人脸像素画生成算法

为了让普通用户方便地得到像素画卡通头像,提出一种自动从人脸照片生成像素画的算法.首先通过对脸部特征定位找到关键特征,然后在低分辨率下对特征的形状和位置进行优化调整;在调整后的各个区域采用"画家调色盘"色彩校正方法对其颜色进行校正,生成像素画.实验结果表明,该算法能够生成结构清晰、色彩明快的像素画.     

CMOS有源象素图象传感器

介绍了ＣＭＯＳ图象传感器一般结构、ＣＭＯＳ图象传感器的象元结构和在片模拟信号处理，并介绍了两种典型的ＣＭＯＳ有源象素图象传感器，最后指出了ＣＭＯＳ有源象素图象传感器的发展动向     

Filtering Edges by Pixel Integration

An algorithm is presented which evaluates the area of the triangles formed by the intersection of a straight-line boundary with pixel elements, yet involves only tests and additions.     

像素工厂的研究与探讨

数码摄影迅速发展,应用也越来越广,而随着数码影像的普及,一些曾经在处理传统摄影相片有明显优势的软件系统便显现出了不足."像素工厂"这套大型影像处理系统便主要是针对航摄数码影像而开发的.通过介绍"像素工厂"的系统组成以及生产流程,并分析"像素工厂"的优势所在.     

Pixel processing in a memory controller

The SX-a programmable pixel processor implemented in a workstation memory controller chip-aims to perform as well as low-end 2D and 3D graphics processors and to surpass low-end imaging accelerators. The following features help accomplish this goal: large internal register set; vectorized RISC-like instruction set; fast access to both main and video memory; fast pixel operations; free operations; unpolluted cache; and single-chip solution. We describe the workstation configuration we used for our tests and the SX processor architecture, followed by the SX instruction set and sample algorithms. Then we present SX performance results for a wide range of operations     

CCD像元光电转换率不一致性补偿技术

从理论上分析了CCD像元光电转换率不一致性产生的多种原因.提出了一种简易实用的方法对不一致性进行修正:用照度均匀的光照射CCD,测出每个像元上的光电转换信号大小,计算出像元间的差异,从而得到每个像元的修正系数.对实际CCD的测量值进行这样的修正后使得CCD各像元的光电转换率在表观上达到一致.实验结果表明:通过修正后可以有效地减少像元光电转换率的不一致性,误差均方根提高了一个数量级.