一种基于松散八叉树的复杂场景可见性裁剪算法

针对传统八叉树方法的不足,在采用松散八叉树组织场景、利用八叉树空间划分优点的同时弥补其局限性.为提高遮挡查询效率,将子节点依视点排序,针对复杂场景采用双层裁剪技术以进一步提高性能.实验结果表明,文中算法对深度复杂度高、面片数量大的复杂场景具有较好的裁剪效率,能够很好地满足实时绘制的要求.     

基于优化八叉树的场景视锥体裁剪算法

大体量3D模型容易导致浏览器端渲染帧数低、显示卡顿及资源消耗大等问题,其原因是这类模型通常包含数以亿计的三角面片,在有限的时间内无法实现快速加载与渲染。针对此类问题,提出一种基于优化八叉树的场景视锥体裁剪算法。该算法采用地址码（Morton码）、节点视距标准和按需增量划分技术,使得八叉树具有自适应性与良好的压缩效率;采用双层包围体和基础相交测试技术,提高视锥体裁剪的精确性,整体上实现提升渲染帧数、显示流畅的目标。高速列车实例模型研究表明,与传统八叉树视锥体裁剪算法相比,所提算法平均渲染帧数上提高了约14帧,空间压缩率提高了37.8个百分点。     

一种基于OC的大规模场景可视化算法

为了实现大规模三维场景的有效剔除,在简要分析了已有可视化算法之后,提出了一个完整的采用遮挡剔除的场景可视化算法.首先使用八叉树对场景进行组织和管理,接着在生成层次遮挡图的基础上,对潜在被遮挡体进行覆盖测试,并提出了可以较早结束测试的方法,随后根据硬件遮挡查询的结果将物体送往渲染.最后给出了一种基于开放图形引擎OGRE(Object-Oriented Graphics Rendering Engine)的实现架构以及算法特点分析.     

基于层次细节模型的遮挡裁剪算法

遮挡裁剪和应用层次细节模型是两种有效的三维复杂场景渲染加速算法，为了快速地进行三维复杂场景的渲染，提出了一种结合层次细节模型与遮挡裁剪技术的算法框架，该算法首先在预处理阶段，将场景划分成不同空间层次结构；然后在运行时刻，对较高的空间层次，可应用遮挡裁剪技术判别场景的可见性，并裁剪掉不可见场景部分，而在局部的较低层次上，则应用网格简化方法来选择适当的模型层次细节，实验结果显示，该算法取得了较好的加速性能。     

基于混合空间剖分八叉树场景管理技术的研究

基于传统八叉树和面向对象八叉树的设计思想提出了一种混合空间剖分八叉树的场景管理方法,对混合空间剖分八叉树的数据结构、生成算法及遍历方面进行了详细的论述,最后按照该思路结合所设计的一个虚拟场景有效地实现了场景管理,实验表明该方法很适于实时游戏及虚拟现实领域。     

基于3DS室内模型虚拟漫游场景的管理方法

以3DS室内模型作为虚拟漫游场景,提出了一种基于Portal技术的入口生成新方法及视锥体裁剪算法。首先在3DS MAX建模时确定入口位置,然后在虚拟漫游时由入口位置计算生成入口平面,进而用入口平面裁剪视锥体创建物体可见集实现场景管理。实验结果表明,这种入口生成方法效率高,室内模型遮挡性越强,裁剪算法的优越性越突出,此方法可适用于任何3DS室内模型虚拟漫游的场景管理。     

基于虚拟现实的渲染优化算法

随着虚拟现实技术的不断发展，对虚拟场景的真实度要求也越来越提高.然而在虚拟场景中，复杂的地形、大量的植被和建筑使需要渲染的数据量大得惊人，故渲染速度成为了虚拟现实技术的一大瓶颈.现有的研究并不能很好的提升虚幻引擎中的渲染速度，还会出现“突越”和对视野外模型剔除效果差的问题.本文提出一种游戏线程与渲染线程并行和双层裁剪算法.首先在虚幻引擎中将游戏线程与渲染线程并行以提升渲染速度，然后使用淡入淡出细节层次算法进行第一层裁剪，最后使用缓慢剔除算法进行第二层裁剪，提升剔除效果.实验证明，该方法与串行线程相比渲染速度提升了40%，与传统单层裁剪算法相比，帧率也达到了55.     

艺术化立体图像的渲染

目前的艺术化渲染算法会使结果图像具有较强的随机性,因此无法直接应用于立体图像的渲染.文章针对虚拟三维场景,给出了一个通用的艺术风格立体图像的渲染框架.首先对单个物体渲染包括双眼视域范围的艺术风格图像,在投影过程中同时记录模型顶点对应的纹理坐标;然后将艺术风格图像映射到物体表面生成艺术化效果的三维模型;最后将艺术化三维模型直接投影到左右眼相机生成立体图像.为创建用于纹理映射的艺术化纹理图像,提出了在透视投影中颠倒像素遮挡关系的方法来获取模型的双眼视域范围图像.该文提出的艺术化立体图像生成方法不仅可保证双眼图像的一致性,而且具有良好的通用性,可适用于各类已有的艺术化渲染算法.     

基于OGRE引擎的虚拟场景浏览

虚拟现实技术的虚拟交互性得到了越来越广泛地应用,虚拟场景浏览技术有效地解决了现实世界的时空局限等瓶颈问题.在对虚拟现实(3I)原理研究分析的基础上,依据插件设计的思想,设计了一种基于OGRE引擎的虚拟场景浏览框架,框架明确的包含两个端:渲染端和控制端.渲染端封装了OGRE渲染引擎,实现了快速实时的渲染;控制端,通过建立虚拟漫游交互机制来完成虚拟场景与外设的实时控制.基于OGRE八叉树的场景管理、射线查询算法、寻路算法、物体的拣取、RTT等技术的运用实现了用户与虚拟环境的交互系统,用户操作信号输入到计算机中并作用于虚拟环境,创建实时渲染处理结构,实现人与虚拟环境的实时快速的交互;基于OpenAL,OggSound的音效系统,克服了用户在场景浏览时的单调与乏味,更具真实感,丰富了场景浏览的真实性.在实践中应用OGRE图形引擎、CEGUI界面库、OpenAL,OggSound声音库实现了该系统.     

一种基于八叉树的OBB包围盒碰撞检测方法

碰撞检测技术是大规模复杂场景渲染的关键技术之一,它可以有效地提高虚拟环境的真实感和沉浸感.碰撞检测的研究目标是如何在很高的实时交互要求下完成大量复杂物体的相交检测.提出一种将场景图中的OBB包围盒以八叉树的形式划分,并利用八叉树的层次结构实现有效碰撞检测的方法,该方法从宏观到微观的搜索方式可以快速确定需要进行相交检测的对象列表,有效地避免所有几何节点与运动节点的相交检测,提高了碰撞检测的效率,并且采用OBB包围盒来描述几何模型,有效地提高碰撞检测的精度.     

基于面向对象八叉树的虚拟漫游碰撞检测

借助面向对象概念,根据层数和叶结点链表个数上限来构建存储场景物体信息的高效八叉树。每个叶结点指向记录对应空间区域内物体信息的链表,每个空间物体信息链表按照其对象大小降序排列。在逐步求精阶段用降序包围球遍历链表进行检测,然后根据凸多面体剖分算法,使用主从MPI模式并行处理以实现精确碰撞检测。该方法利用物体空间位置关系进行碰撞检测,毋需存储大量空间物体三角面片。在基于粒子系统的土壤可视化漫游中的运行结果表明,该方法精度高、实时性好,具有一定的研究和应用价值。     

基于点采样的大规模三维模型显示

大规模三维模型的实时显示一直是许多虚拟现实应用追求的目标之一,也是计算机图形学领域的研究热点之一。文中采用基于采样点的显示方法,把具有显示质量优势的传统三角形与显示速度快、简化表示能力强的采样点,通过八叉树有机组织起来;通过对基本算法做出有效的改进,并添加计算分解和重用、有效的数据管理等模块,以高效的实现方式完成了30,000个独立运动的虚拟人场景的实时显示。文中的方法也可处理其它场景,能直接应用于紧急疏散或影视、游戏等领域中大规模三维模型的显示,具有很好的应用前景。     

运用改进的八叉树算法实现精确碰撞检测

提出一种精确碰撞检测算法,通过计算空间多面体之间距离实现碰撞检测功能.在计算2个多面体之间距离时,运用空间层次划分技术高效地寻找多面体中充分接近的三角面片,然后在这些三角面片中进行距离计算,以提高算法效率;同时运用改进的八叉树层次分割算法,与基本八叉树算法相比,减少了算法的空间复杂度.文中算法已经在超导Tokamak实验装置（EAST）虚拟装配仿真系统的碰撞检测模块中得到应用,通过实验比较,证明了该算法的可行性.     

一种新的基于顶点聚类的网格简化算法1)

In computer graphics,models are often discribed by polygonal meshes.Because the rendering and storage cost is proportional to the number of polygons,too large models are not practical.Model simplification techniques are widely used in computer graphics fields such as computer animation,virtual reality and interactive scientific visualization.In this paper a new algorithm of mesh simplification based on vertex clustering is presented.The algorithm adopts octree structure to subdivide the mesh model adaptively.A new error control method is also presented.The implementation of the algorithm is simple and it runs very fast.Examples illustrate the efficiency of the algorithm.     

一种新的基于顶点聚类的网格简化算法

在计算机图形学中,经常采用多边形网格来描述物体模型.由于绘制时间和存储量 与多边形的数量成正比,过于庞大的物体网格模型通常是不实用的.模型简化在计算机动画、 虚拟现实和交互式可视化等计算机图形应用领域有着广阔的应用前景.为此提出一种新的基 于顶点聚类的网格简化算法.该算法利用八叉树对网格进行自适应划分,给出了一种基于点 到平面距离的有效的误差控制方法,并能在用户指定的误差范围内通过使原始网格中的顶点 聚类达到大量简化的目的.该算法实现简单,速度快且能很好地保持边界特征.给出的一组图 例说明了该算法的有效性.     

高度场八叉树的体特征表达算法

体特征表达对用户理解和认知虚拟环境有着至关重要的作用。当前的体特征表达算法由于存储量大且不易于在GPU中加速等问题,渲染效率低下,难以满足场景可视化的实时性需求。针对这一问题,提出了一种高效的高度场八叉树体特征表达算法,不仅解决了传统高度场仅能表达2.5维模型,无法表达真三维模型的问题,而且为体特征表达提供了一种新的可行途径。算法使用八叉树结构生成三维模型的高度场表示,将传统的z向高度场扩展到x,y,z三个方向的高度场。首先,提出了三角面片预处理方法,保证模型精度和数据的完整性;其次,提出了基于投影变换的高度场表示判断及栅格化方法,将几何图元转换成二维空间的高度场数据;最后,提出了基于高度场八叉树的光线投射算法。实验结果表明,算法能极大地减少存储量,具有较高的光线投射效率,表达三维模型时取得较好效果。     

虚拟环境建模及实时性改善方法

提出了虚拟现实软件实现方法的概念,利用交互方式的,比较,阐明了虚拟现实与仿真的区别,通过计算机三维实体造型和真实感环境泻染技术,实现了虚拟环境建模,通过融入增强现实的思想,把握虚实结合尺度,将基于图象的方法与基于建模的相结合,从而改善了眯拟环境下交互的实时性。     

面向移动终端的三维模型简化与碰撞检测方法研究

移动终端三维场景的绘制与漫游由于其庞大的模型数据量和复杂的外观形态使得实现清晰的场景快速绘制十分困难。为了加快模型的绘制,提出了一种面向移动终端的三维模型的简化与碰撞检测方法,以优化绘制过程。该方法通过二次测量误差半边折叠算法来简化三维模型,并利用八叉树技术对不能显示在屏幕中的场景进行剔除,从而实现三维场景的快速读取、组织和绘制。针对移动设备的屏幕尺寸以及计算能力等限制,实现了适用于移动平台的碰撞检测算法,减少了计算量。实验结果表明,该方法能有效地简化模型,并提高绘制效率,同时减少碰撞检测的计算时间,因而可应用于三维场景的快速逼真绘制。     

基于模板替换的室内场景建模方法研究

当前,室内场景建模相关研究已经取得很多进展,特别是基于多视角融合的建模 框架与基于单视角的建模框架的提出,增强了机器人的环境感知能力。但仍然存在以下不足： ①基于多视角融合的建模方式预处理时间长,建模完成后需线下优化过程,不能满足特定条件 下的建模需求;②基于单视角的建模算法输出一般为体素,建模质量较低,信息缺失严重,对 于场景细节无法精确刻画,难以满足机器人交互的要求。特提出一种基于模板替换的室内场景 建模方法研究。首先,预处理由设备采集到的三维点云场景,分割出存在点云缺失的单个对象, 并利用虚拟扫描技术采样对象表面点并计算法向量与曲率。采用八叉树网格结构,将点云的法 向量与曲率信息分别存入网格中,再利用卷积神经网络(CNN)提取高维特征向量,将其与数据 库中三维对象特征进行欧氏距离比较,得到检索序列。从序列中挑选出最相似的对象,利用迭 代就近点(ICP)配准方法,与扫描场景进行配准,完成场景优化。对提出的网络模型在 2 个基准 数据集上进行测试并表现出良好的性能。