自适应视相关LOD模型的动态构建及其更新

在三维表面模型的渐进格网表示法的基础上,提出了一种具有拓扑保持特性的自适应视相关LOD模型的实时动态构建及其更新方法.算法利用渐进格网对原始高分辨率模型进行表示,并根据边折叠的先后顺序构建相应的层次二叉树,在视相关LOD模型的实时动态构建及其更新过程中,顾及包括视点、视方向、视场角、表面法向以及顶点影响范围等几乎所有与视觉效果相关的参数对结果模型的影响,进而构建相应的视相关LOD模型.与传统的静态LOD表示法相比,本文算法可以根据需要有选择地对局部格网进行简化或加密,结果LOD模型中允许多种不同的分辨率共存,在保证渲染效果的同时,有效地减小了模型表达的数据量、加快了模型的渲染速度.通过实例验证了该算法的有效性和实用性.     

采煤机3DVR平台三维建模技术研究

以MG900/2210-WD交流电牵引采煤机为例,研究了采煤机3DVR数字化信息平台中的采煤机实时绘制和加速等三维建模关键技术。在传统边折叠算法的基础上,提出一种基于半边压缩的层次细节模型(LOD)的网格简化改进算法,建立了相应的半边压缩顺序的选择策略和误差度量方法;选择压缩到边的某个顶点,省去为确定压缩后产生的新顶点位置而进行复杂的运算和存储,降低了计算新顶点所需的时间和存储空间.结果表明:该算法能够满足采煤机3DVR数字化信息平台实时图形绘制的要求,实现了高效、无损且有连续分辨率的编码.在HP Worksta-tionZ800工作站上建立简化率为65%的模型时,所需的时间为原始模型生成时间的46%.     

基于局部多项式拟合的网格简化算法

为了提高网格简化后的三角形质量,提出了一种新的基于顶点局部多项式曲面拟合的三角网格简化算法.用三次多项式曲面拟合网格上的每个顶点及其局部邻域,计算每条边折叠的误差估计,衡量了顶点到拟合曲面的偏离程度,在算法的每次迭代中删除网格上误差估计最小的边,直到网格的顶点个数减到预先给定的数字.基于Laplace算子,增加顶点约束以及顶点邻域重心约束条件，对简化网格作一次线性整体优化.结果表明,该算法保留了更多的网格细节特征,在简化网格的三角形质量方面优于Garland的二次误差度量算法.该算法可用于快速构建模型的细节层次（LOD）模型.     

一种改进的二次误差测度简化算法

针对网络环境中物体三维几何数字化模型快速展示存在的问题,提出一种改进的二次误差测度简化算法。在计算边折叠误差代价中引入顶点曲率和局部区域面积,控制简化网格模型边折叠顺序,提高具有明显特征区域顶点的误差度量,从而更好地保留原始网格模型中的细节特征。实验结果表明,本算法简化后的三维数字化模型不仅保留了原始网格模型的细节特征,而且计算速度快,提高了网络环境下三维模型的展示效果。     

通用扫描线填充算法存在的问题及其解决方法

通用扫描线填充算法在做带CQX顶点的多边形区域的填充时存在着明显的问题,找出算法中活化边表AEL中以CQX顶点为交点的边并将其从AEL中删除是解决问题的关键。只有这样,通用扫描线填充算法才能做到真正的通用。     

各种排样方式下顶点算法的研究

多边形顶点算法是冲裁排样优化问题的一种新算法。本文在单排顶点算法的基础上，对其它常用排样方式进行了研究，通过对原因形数组的适当拆分和重组构成新的多边形，即可采用在图形内求多边形顶点处宽度的算法，该算法不仅简化了计算，提高了运算速度，而且保证了最优解。     

任意多边形区域的快速填充算法

典型的多边形区域填充算法包括标准扫描线算法和边填充算法。利用前者填充边自相交的多边形区域需要做大量排序操作，这极大降低了填充效率；而利用后者虽然不需要维持各种表和排序，但不适合用于填充复杂图形，并且每一像素可能被访问多次。本文利用两者的基本思想提出了基于对象空间的顶点算法，这种算法可以填充任意复杂的多边形区域，适用于光栅和矢量图形设备，最主要的是利用该算法填充边自相交多边形区域和填充普通多边形区域在效率上相近。本文用PDL给出了该算法实现的伪码。     

基于特征保持与三角形优化的网格简化

计算机图形学领域网格化简有着十分重要的意义,但目前的网格简化或者简化程度过高,或者由于硬件原因简化模型仍很复杂.为此,本文提出了一个基于特征保持和三角形优化的化简算法,可以有效地生成高质量的化简模型.把原始模型中的边和顶点进行分类,对于不同类型的边分配不同的折叠代价值,根据顶点类型选择不同的折叠方法,并且对简化模型中的三角形网格进行优化,可避免狭长三角形的生成.实验结果显示,在相同三角形面的情况下本算法生成的简化模型比以往其他方法具有更好的效果.     

三维打印中的底层多边形优化

三维打印过程中,底层多边形模型存在着数据点冗余、形状粗糙等问题,造成模型成型效率低,表面模型不光滑,急需要对底层多边形进行优化. 现有的多边形优化算法没有考虑到在三维打印过程从多边形转换为相应的加工指令及加工机构的平滑运行等问题. 为此,本文提出一种新的底层多边形优化算法,该算法利用基于面积最小原则的多边形简化算法来减少多边形顶点数,再通过Hermrite曲线和B样条对多边形进行样条化处理,使多边形边界变得光滑,并对样条化后的多边形顶点进行均匀离散化,使优化后的底层多边形更便于机械指令集的操作. 实验结果证明该算法可以提高底层多边形的质量并满足三维打印的工程要求.     

一种基于网格简化的细分曲面生成算法

该文基于细分曲面的极限点计算方法,提出了一种采用二次误差边折叠技术生成细分曲面控制网格的改进算法,用细分极限点代替两次细分点,并增加一个存储细分极限点的顶点信息结构.实验结果表明,该算法在没有增加计算量的基础上,可以有效地提高细分曲面的质量,并适合处理复杂的几何模型.     

八叉树编码与GPU加速结合的光线投射法

为了同时保证绘制速度和图像质量,提出了一种基于GPU加速的光线投射算法.该算法利用图形硬件自带的三线性插值功能来完成光线投射算法中耗时的采样、插值过程,在采样过程中进行空间跳跃,以实现绘制加速.实验结果表明：该算法保证了高质量的图像绘制效果,在增加存储容量较小的同时将绘制速度提高了95倍,实现了海量体数据基于GPU的实时绘制.     

Energy consumption estimation for 3D graphics rendering

From the perspective of hardware design and graphics programming, a new energy consumption estimation model of 3D graphics rendering is proposed. Aiming at the energy consumption of the vertex shader and pixel shader in the 3D rendering pipeline, the loads of the vertex shader and the pixel shader which affect the rendering quality are analyzed, and the model of the ratio the number of pixels to the number of vertexes is obtained. At the same time, the energy consumption of vertex shading stages and pixel shading stages are modeled. The model is used to estimate the energy consumption of the benchmark programs, and simulations are performed using the Synopsys VCS simulator and the Power Compiler to obtain the actual energy consumption of these programs. The results show that the geometric mean of the model's prediction error is less than 3％, which can be used to guide the power consumption analysis and management of graphics hardware and software.     

小波域正则化遥感图像融合

遥感图像融合过程中,为了在增强空间分辨率的同时减少光谱损失,文章提出了一种改进的强度-色调-饱和度和小波的融合算法,新算法在原算法中,引入正则化技术。以小波域局部高斯模型作为光谱分布先验概率,以全色图小波系数做为空间分布先验概率,以马尔可夫随机场描述空间特征,通过梯度下降法迭代优化,实现了光谱和空间信息总损失最小的图像融合。对美地球资源卫星5的增强专题图像的融合试验证明文中提出的算法可同时提高多光谱及全色图像与融合图像的相关性,有效改善融合效果。     

一种提高三维医学数据场边缘过渡区域图像质量的算法

在对医学三维数据场模糊特性的分析基础上，提出了一种提高三维医学数据场边界过渡区域图像质量的体元投射算法。论详细说明了算法流程，包括特征区域的提取方法和基于体元合并的数据场绘制方法。实验表明，算法既提高了过渡区的图像质量，也保证了绘制速度。     

自适应图像三角化法的新改进

为了提高图像 Delaunay 三角形化(Delannay Triangulation, DT) 的速度及恢复图像的质量, 在文献[1]方法的基础上, 对自适应图像 Delaunay 三角形化的方法进行了结构性的改进. 改进后的新方法采用了以三角形、边、顶点为基础的类结构, 并以三角形的边描述三角形间的相邻关系. 由于每条边本身就是两个相邻三角形的交界, 加之类特别适合描述相互关系, 使得算法得到较大的简化, 运算复杂度也随之减小了. 在算法的关键步骤采用双精度计算, 提高了网格恢复图像的描述精度. 实验结果表明, 新方法产生的网格随图像内容自适应变化, 在网格生成速度上比文献 [1] 提高了约 1/3,在恢复图像的 PSNR (峰值信噪比)上比文献 [1] 提高约 (0.02～0.08) dB.     

梅花树建模与梅花林景观模拟

针对梅花树建模的难度和梅花林自然景观模拟的复杂性,设计了一套新的建模系统.系统先对梅花树个体进行建模,再对梅花林景观进行模拟,并将梅花树建模分为两部分完成：枝干建模和花朵建模. 和以往植物建模算法不同,将梅花树的分枝结构作为一个平衡的动力系统加以考虑,通过平衡算法将不同的分枝组合成梅花树整体轮廓,结果更加真实. 梅花林中的花瓣采用NURBS曲面模拟,根据自然界中梅花花瓣的排列方式绘制出花朵,并利用经典的波动方程对飘落的花瓣进行模拟. 为了提高漫游速度,将离视点近的梅花树采用图形实时绘制,对于远处场景中的梅花树采用图像技术绘制,并在实时的计算机绘制中得出图形绘制和图像绘制的分界点在黄金分割点附近效果较好．     

小型飞行器机载计算机的余度设计技术

针对小型飞行器的特殊使用环境，从余度数目，余度级别，余度结构及余度管理策略等方面提出机载计算机余度设计原则，并以某机载计算机为例，给出功能模块级双余度系统的具体实现方法，在多种小型飞行器的几百小时飞行中，无论是姿态平稳度，控制精度，还是可靠度、都取得了较好的效果，实践证明，该方法有铲地解决了小型飞行器机载计算机体积小、重量轻、成本低，电磁环境复杂和可靠性指标高之间的矛盾，设计思想也可以应用在其它机载设备中。     

基于模糊理论的图像分割方法

利用边缘提取方法将边缘和噪声象素点从一维直方图中剔除,再对剩余象素点聚类,求出最优分割阈值,然后再求出各象素点隶属于目标和背景的模糊隶属度。根据背景和目标灰度的分布特征,分别选择适当的置信区间,对不在置信区间的象素点再利用其邻域象素点隶属度进行分类最终得到分割结果。实验结果表明效果良好。