网络环境下基于外存的大规模流程工厂模型交互绘制

现有的基于网络的远程绘制系统在绘制过程中对网络带宽和时延具有较强的依赖性,为了获得较高的绘制速度,需要耗费大量的预处理时间和存储空间.针对网络环境下模型的设计校审工作对预处理时间、绘制速度和图像质量的实际需求,提出一种基于外存的大规模流程工厂模型交互绘制算法.绘制前,首先从服务器端获取模型的几何参数和拓扑信息;然后根据流程工厂模型特征,在客户端以设备和管线为基本单位组织外存数据,采用体元合并的方法快速完成模型层次细节的计算和存储.分析了校审内容和校审人员的运动习惯,并将其与基于视点可见性的预取算法相结合,在本地实现外存数据的高效预取,且绘制过程中无需传输模型面片信息.实验结果表明,文中方法在普通PC机上能够将具有21 M左右面片模型的预处理时间控制在5 min以内,在保证校审所需图像质量的前提下取得平均30帧/s的平稳帧速,且绘制过程不依赖网络带宽和时延.     

利用GPU进行实时大规模3D地形渲染的方法研究

提出了通过GPU渲染地形的一种简易方法,首要的任务就是将高度场的查询及批LOD处理也从CPU移至GPU。顶点位置可结合层级索引模板由顶点着色器计算给出,然后,对地形顶点采用适当的图元进行索引,调用一次API就可绘制所有的三角形。最后,添加额外的“裙摆顶点”来填补由批LOD算法造成的裂缝。该算法不必每帧都更新顶点缓冲,从而大大减少了系统内存和CPU的开销。     

一种点面混合的复杂三维模型加速绘制方法

在主流个人计算机硬件条件下，为加速百万以上三角面片构成的复杂稠密几何模型的绘制速度，综合基于几何的建模与绘制方法GBMR和基于点的建模与绘制方法PBMR的优点，提出了一种同时使用三角面片和点作为基本单元进行对象建模与绘制的点面混合方法．在预处理阶段，对模型表面进行网格分割，存储子块三角面片和顶点点云数据，同时对顶点点云按顶点重要度排序并序列化为线性结构．在实时绘制阶段，进行视相关的裁剪和背面剔除，不同子块按视点距离分别由三角形或点进行绘制．以上过程充分利用图形处理单元GPU，实现了基于GPU的点面混合的对象连续多分辨率绘制，有效地提高了复杂模型的绘制效率．     

基于分形维数的地表模型多分辨率动态绘制

以基于分形维数的树状结构组织三维地表网格模型,实现了与视点相关的连续多分辨率地表模型简化及实时绘制.算法分为预处理和实时绘制两个阶段.在预处理阶段,通过分形维数评价地表的复杂度,建立自适应的树状结构,计算出所有顶点的误差值.在绘制阶段,则根据视距、视角等因素动态地确定需保留的顶点集,并采用受限四叉树方法实时三角化得到所需分辨率下的三角网格近似模型.该算法具有两个优点:一个是地表模型的分层区域划分考虑了地形本身的复杂度;另一个是建立了视点相关各参数与所采用的分辨率表示的直接关系.实验表明,此算法简单、有效,支持对地表模型的交互式实时动态绘制.     

三维动态多分辨率地形模型的研究

为了绘制大规模地形图,适当地减少数据,利用四叉树结构存储采样点,提出了一种与地形特征和视点相关的实时动态的多分辨率地形模型。在三维场景漫游和切换中,采用二级缓冲机制实现场景数据的快速调度和绘制,同时提出了基于细分评估函数的自适应LOD算法。随着分辨率的动态变化,实时递归地构建绘制当前视域地形所需的数据集。而且在起伏变化大的地形中利用有限的采样点,根据地形特征进行距离加权插值,最终提高特定地区的分辨率和绘制效果。     

基于曲线拟合函数和GPU的地形无缝渲染

针对大规模地形实时渲染时不同层次细节过渡产生的画面不连续性问题,以及计算机实时调度大量数据而造成帧速较低的问题,提出了一种基于曲线拟合函数和GPU加速的地形实时绘制方法。根据采样数据点采用最小二乘法构造曲线拟合函数,通过曲线函数控制不同层次网格顶点的布局,从而消除因层次细节变化产生的裂缝。同时根据分辨率不同构建金字塔模型,针对不同层次细节区域数据进行有损或无损压缩,依据视点运动预测实时解压相应数据。实验表明,该方法在地形实时渲染阶段,在保证了较高帧速率的同时,利用视点运动预测保证了帧速率变化小,有效的消除了裂缝,增强了画面效果。     

带权大图上的K步可达性查询算法

可达性查询作为图中最常用的基本操作，在生物信息学、智慧交通等领域应用广泛，但在一些现实问题中，仅仅进行可达性查询并不能满足人们对距离信息的需求，K步可达性查询应运而生。目前已有的K步可达性查询的处理对象为有向无环图，无法充分反映顶点间的距离信息，并且无环图并不符合交通网络等实际应用情况。针对以上问题，提出一种针对带权有向图的K步可达性查询算法。通过求解近似最小顶点覆盖集，分别构建了顶点覆盖集内索引和顶点覆盖集外的双向最短路径索引，有效避免了查询时的I/O操作，提高了查询效率。在10个数据集上进行对比实验，并通过比较索引构建时间、索引规模、查询时间等指标证明了该算法的高效性。     

一种个性化三维人面模型及其绘制方法

设计了一种有效支持个性化变形和实时显示的三维人面模型结构，并在此基础上给出了一种特征约束的实时连续多分辨率绘制方法。模型结构的设计充分考虑了人面特征及模型中点、边、面的邻接关系，便于变形中特征点及相关区域的移动，基于此结构的特征约束的多分辨率绘制方法建立了视点参数与模型分辨率间的直接关系，在保持模型视觉特征的同时保证了实时连续绘制的实现。     

硬件加速反走样体Splatting算法

提出一个完全基于图形硬件实现的反走样体Splatting算法的全新框架利用可编程图形硬件中的顶点渲染器和像素渲染器实现距离相关的低通滤波核,获得透视投影下的Splatting体绘制算法的反走样利用规则体数据的空间分布规律和可编程图形流水线,提出一种增量式的压缩比为700 的顶点数据压缩算法,将体素几何完全置于显存实验结果表明,文中算法在512×512的图像分辨率下,每秒可绘制300万个反走样体素     

三维动态脚型测量方法

基于多视几何原理来恢复和重建随时间变化的三维柔性物体是当前计算机视觉和三维扫描领域的研究热点之一,本文利用主动式标记点方法,提出并实现了在三维模型指导下鲁棒地从多视点视频中恢复和重建三维脚型的方法.它首先基于传统立体视觉方法重建出参考帧中的三维脚模型,然后在此基础上,通过构建三维模型顶点运动投影的速度矢量场来建立相邻帧...     

GPU加速的光滑轮廓线绘制

轮廓线的高效提取是非真实感绘制的一个关键问题。提出了一个完全利用GPU生成光滑轮廓线的高效算法。在几何处理阶段,先根据相邻三角形的法向量与视向量的关系检测出轮廓线,然后对轮廓线进行宽度扩充,同时对轮廓线顶点设置相应的渐变因子;在像素处理阶段把渐变因子转化为相应的alpha值,通过光照生成卡通渲染,最后通过alpha混合得到光滑轮廓线。算法完全在GPU里实现,能满足实时的绘制要求。     

基于小波的网络多分辨率体绘制

为了能在网络环境下，快速地进行三维绘制，提出了一种网络环境下的基于小波的体数据多分辨率体绘制方法，该方法采取基于客户端的三维重建方案，首先利用三维小波的多分辨率分析方法，将体数据分解为不同分辨率下的离散逼近信号与高频细节信号；然后按先离散逼近信号，后高频细节信号的次序将数据传输到客户端；最后在客户端实现由粗及精的、渐进式的三维绘制。在这个过程中，一种3D的Mallat滤波器组被用来加速体数据的3D小波分解与重构，一种离散的简略化小波域体绘制方程被用来满足体绘制的实时性。实验结果表明，由于该方法仅需要12．5％或更低的数据量，即可以绘制出品质良好的图像或图像的概貌，所以非常适宜于需要频繁选择、交互的三维图像网络系统。     

A consistency-free memory architecture for sort-last parallel rendering processors

Current rendering processors are aiming to process triangles as fast as possible and they have the tendency of equipping with multiple rasterizers to be capable of handling a number of triangles in parallel for increasing polygon rendering performance. However, those parallel architectures may have the consistency problem when more than one rasterizer try to access the data at the same address. This paper proposes a consistency-free memory architecture for sort-last parallel rendering processors, in which a consistency-free pixel cache architecture is devised and effectively associated with three different memory systems consisting of a single frame buffer, a memory interface unit, and consistency-test units. Furthermore, the proposed architecture can reduce the latency caused by pixel cache misses because the rasterizer does not wait until cache miss handling is completed when the pixel cache miss occurs. The experimental results show that the proposed architecture can achieve almost linear speedup upto four rasterizers with a single frame buffer.     

分块LOD连续非线性分布的地形渲染

基于四叉树的数据结构,提出了一种适于GPU批处理的地形可视化算法,以地形分块作为基本的处理单元,使用同一个顶点缓冲区对象实现所有地形块三角形集的渲染,提出了地形分块非线性分布的LOD选取函数,通过提出的地形块综合平滑因子,在顶点着色器上实现了高程值的平滑过渡,给出了GPU上算法的处理过程。实验对比结果表明,该算法地形绘制LOD层次调节方便,具有较高的地形渲染效率。     

View-dependent refinement of multiresolution meshes using programmable graphics hardware

View-dependent multiresolution rendering places a heavy load on CPU. This paper presents a new method on view-dependent refinement of multiresolution meshes by using the computation power of modern programmable graphics hardware (GPU). Two rendering passes using this method are included. During the first pass, the level of detail selection is performed in the fragment shaders. The resultant buffer from the first pass is taken as the input texture to the second rendering pass by vertex texturing, and then the node culling and triangulation can be performed in the vertex shaders. Our approach can generate adaptive meshes in real-time, and can be fully implemented on GPU. The method improves the efficiency of mesh simplification, and significantly alleviates the computing load on CPU.     

超量外存地表模型的实时绘制技术

提出一种分块策略对规则网格进行区域分割,采用空间填充曲线对分块内网格点进行多分辨率排列,并基于分块多分辨率对地形网格实时调度和页面预取．文中算法利用块模型进行分块视域剔除和分块LOD场景渲染．在多线程分块多分辨率调度和渲染策略下,大大减少了模型的I／O负载,可以在有限环境下满足实时场景绘制要求．     

Adaptive Ray‐bundle Tracing with Memory Usage Prediction: Efficient Global Illumination in Large Scenes

This paper proposes an adaptive rendering technique for ray‐bundle tracing. Ray‐bundle tracing can be done by per‐pixel linked‐list construction on a GPU rasterization pipeline. This rasterization based approach offers significant benefits for the efficient generation of light maps (e.g., hardware acceleration, tessellation, and recycling of shaders used in real‐time graphics). However, it is inapplicable to large and complex scenes due to the limited capacity of the GPU memory because it requires a high‐resolution frame buffer and high‐capacity node buffer for the linked‐lists. In addition, memory overflow can potentially occur on the per‐pixel linked‐list since the memory usage of the lists is usually unknown before the rendering process. We introduce an adaptive tiling technique with memory usage prediction. Our method uses an appropriately tiled frame buffer, thus eliminating almost all of the overflow risks thanks to our adaptive tile subdivision scheme. Using this technique, we are able to render high‐quality light maps of large and complex scenes which cannot be computed using previous ray‐bundle based methods.