基于纹理集的大规模场景模型优化算法

为了提高大规模场景模型的渲染帧率,提出了一种基于纹理集(texture atlas)技术的优化算法。通过动态空间分配算法,将模型中的纹理以最小空间代价合并为数个大纹理。在此基础上,通过"冗余存储"的方式解决重复纹理模式下的子纹理无法正常显示的问题,并且将模型中节点的纹理坐标更新。实验结果表明,该算法有效且可行,通过该算法优化后的模型的纹理状态切换次数大大减少,同时最大程度地节约了纹理空间,渲染帧率明显提高。     

论实时绘制大规模场景的各种技术

近年来实时图形设计已经成为计算机图形学的研究重点.本文详细地为大家介绍开发一个实时绘制大规模三维场景的程序系统所用到的各种技术.     

大尺寸纹理的实时合成

提出一种纹理合成方法,可实时高质量地生成大纹理.它先基于纹理特征变化的周期性分析,得到合适的纹理块尺寸,以使所划分的纹理块能高效反映这种周期性变化,便于生成高质量的纹理;然后,它在目标纹理上均衡地分布纹理块,使得垂直方向和水平方向上相邻的纹理块之间都留有一个块尺寸大小的空白区域,再对空白区域进行填充,以完成目标纹理的生成.显然,布块操作和填充操作均可并行地进行.同时,为每个纹理块预先生成可与其邻接匹配的纹理块集合,以便在填充计算时可用简便的集合求交计算来进行邻域约束的搜索,并将这种求交计算放在CPU中进行,而将邻接纹理块在重叠区域的缝合计算放到GPU中进行,以综合利用CPU和GPU的优势.实验表明,新方法可在一般微机上以45帧/秒的速度高质量地实时合成1024*1024的大纹理,而这是已有技术难以达到的.     

大规模雪场景的实时绘制

大规模雪场景的真实感实时绘制在虚拟现实、雪灾的预防和救援、军事仿真及游戏设计等领域有着广泛的应用价值,但现有方法难以同时生成大规模动态雪场景的积雪及飘雪效果.为此提出并实现了一种交互式大规模雪场景建模与实时绘制的新方法.为了精细地模拟场景的积雪效果,提出一种基于视点的自适应降雪遮挡图模型,能在实时更新地物的遮挡关系的同时大大减少大规模雪场景中积雪的计算量,并提高了计算精度;对于场景的飘雪,采用一种基于视点的雪粒子分层建模技术来减少雪粒子数量,将视点变换及降雪粒子系统移至GPU中进行加速计算;采用动态多旋转纹理来模拟飘落雪花的形状以增加其真实感;采用几何与纹理混合绘制的方式来减少大场景的复杂度.最终成功地实现了野外和城市两个大规模雪场景的实时漫游,在场景中可看到压雪累累的树枝雪挂景象及轿车上厚厚积雪等冬天美景.     

基于复用计算的大纹理实时合成

文中提出一种基于复用计算的纹理合成方法,逐步地利用已合成的部分纹理来生成更大的纹理块,以进行后续的纹理合成计算.由此,该方法可节省大量耗时的纹理块选择及缝合计算,提高了合成效率.实验表明,新方法可实时合成2048×2048像素的大纹理,而已有工作至多只能以交互的速度进行这样的合成.     

基于随机查找的并行大规模纹理合成

传统的纹理合成方法使用高维向量树来加速目标纹理块的搜索效率,存在占用内存量大、执行效率低、无法在GPU上并行执行等缺点.为了实现图像块的快速近似邻域查找,提出一种并行优化纹理合成方法.该方法分为初始化和迭代优化2个阶段,初始化阶段从样本纹理中随机抽取样本纹理块填充目标图像,迭代阶段交替采用并行的随机查找算法和并行的纹理块传播算法迭代精化目标纹理.随机查找算法根据最相似纹理块出现在前一目标纹理块周围的概率与它到前一目标纹理块的距离成反比的特点,使随机采样纹理块的概率分布与最相似目标纹理块出现的概率相匹配,达到加速纹理合成的目标.采用CUDA实现了文中方法,实验结果表明,其执行效率比已有的纹理合成算法快50～100倍,可应用于交互式纹理合成和超大尺寸纹理合成.     

VR技术下多投影视频纹理合成方法仿真

为解决纹理合成过程需要消耗大量时空资源的问题,提出一种VR技术下多投影视频纹理合成方法.设计以VR内容制作环节为核心的VR视频处理,经过拼接、投影映射与投影图像帧纹理合成生成一个封装帧,通过服务器显示在客户端.针对VR视频内三维平面或曲面场景,通过屏幕投影将三维场景透视变换投影至二维平面上.赋予二维平面上的三角网格一个...     

用户控制的纹理合成

提出一种基于用户控制的纹理合成算法．该算法适用于任意二维平面和任意拓扑的三维网格．可方便地控制纹理合成时方向和尺度的连续变化．对于任意平面区域需剖分成较均匀的三角网格,以剖分得到的二角形作为基本的合成单元来进行合成．根据用户在此三角网格上指定表示纹理方向和大小的矢量来插值生成矢量场,用以控制合成纹理的变化．该算法可以自然扩展到三维三角网格,以三角面片作为合成单元,合成后直接输出每个顶点的纹理坐标．该算法对二维和三维纹理合成给出了统一实现的框架．实验结果表明,该算法可以在任意目标区域根据用户的交互生成令人满意的纹理合成效果．     

大规模虚拟场景中水体实时效果的实现

大规模虚拟场景中水体实时效果的实现可以极大的增强虚拟现实系统的沉浸感.通过运用Cg图形硬件开发语言及OpenGL,利用凸凹纹理技术、RTT技术模拟了实时的包括反射、折射及动态纹理效果的水面环境.该算法实现简单、绘制效率高,具有较高的真实感.可用于较大规模水面的实时效果模拟.     

纹理合成技术研究

基于样图的纹理合成方法是继纹理映射,过程纹理合成等方法后发展起来的一种纹理拼贴方法,可以避免以往方法中的接缝,走样,需要参数调整等问题,在图像编辑,计算机动画,数据高倍压缩,网络数据的快速传输,大规模场景的生成以及真实感和非真实感绘制等方面具有广泛的应用前景,从二维图像,曲面,视频3个方面,对基于样图的纹理合成方法进行了综述,分析了几种典型的合成算法,讨论了现有算法存在的问题和进一步的发展方向。     

纹理的标准性和强标准性纹理的快速识别及合成

分析了纹理合成中时间开销最大的匹配过程,发现了对一类具有特征任意匹配性纹理,可以大大降低匹配精度甚至忽略匹配过程,从而加快纹理生成速度．通过对这类纹理特性的概括,引入了纹理标准性概念,利用可变尺度滑动窗口的灰度距离对标准性进行度量;并结合大量统计结果,给出纹理标准性区分标准,对强标准性纹理使用低精度的匹配或零搜索来合成纹理．实验结果证明,文中对于强标准性的纹理区分可靠有效,生成纹理的速度大大提高,且质量无明显降低．     

三维城市景观系统中纹理映射的研究

纹理管理是三维景观系统相当重要的内容,本文对纹理管理等高级主题进行了详细的讨论;并实现了几种纹理自动映射算法,特别给出了一种手工纹理映射算法,极大提高了纹理映射的灵活性.     

Transition Texture Synthesis

Synthesis of transition textures is essential for displaying visually acceptable appearances on a terrain. This investigation presents a modified method for synthesizing the transition texture to be tiled on a terrain. All transition pattern types are recognized for a number of input textures. The proposed modified patch-based sampling texture synthesis approach, using the extra feature map of the input source and target textures for patch matching, can synthesize any transition texture on a succession pattern by initializing the output texture using a portion of the source texture enclosed in a transition cut. The transition boundary is further enhanced to improve the visual effect by tracing out the integral texture elements. Either the Game of Life model or Wang tiles method are exploited to present a good-looking profile of successions on a terrain for tiling transition textures. Experimental results indicate that the proposed method requires few input textures, yet synthesizes numerous tileable transition textures, which are useful for obtaining a vivid appearance of a terrain.     

基于结构和纹理特征融合的场景图像分类

利用整体结构特征和局部纹理特征的优势,采用两级分类器对场景图像进行分类。第1级分类器利用全局结构信息得到候选类别,并通过分类结果判定相似类别对;第2级分类器则利用局部纹理信息区分相似类别,采用分类器的级联综合利用场景图像的整体结构信息和局部纹理信息。实验结果表明,该方法能够做到不同场景类别鲁棒分类,有效区分相似场景类别,提高场景图像的分类准确率。     

大规模三维地形场景实时漫游系统的构建

该文阐述了构建大规模三维地形模型的关键技术,包括地形分块技术、多分辨率模型管理技术、多级纹理贴图技术,给出了实时渲染时的动态调度与管理方法,并对在三维地形中显示文化特征做出一些探索和尝试。最后利用上述提出的技术,做了一些关于某一大规模三维地形实时漫游方面的实验,文中详细列出了这些实验结果。实验结果表明,采用该文提出的方法,可以在普通PC机上实现大规模三维地形场景的实时漫游。     

Composite Texture Synthesis

Many textures require complex models to describe their intricate structures. Their modeling can be simplified if they are considered composites of simpler subtextures. After an initial, unsupervised segmentation of the composite texture into the subtextures, it can be described at two levels. One is a label map texture, which captures the layout of the different subtextures. The other consists of the different subtextures. This scheme has to be refined to also include mutual influences between textures, mainly found near their boundaries. The proposed composite texture model also includes these. The paper describes an improved implementation of this idea. Whereas in a previous implementation subtextures and their interactions were synthesized sequentially, this paper proposes a parallel implementation, which yields results of higher quality.     

块拼贴的纹理合成算法的实现与改进

基于样图的纹理合成方法是继纹理映射、过程纹理合成等方法后发展起来的一种新的纹理拼接技术。其中块拼贴的纹理合成算法由于合成速度快,效果良好,受到极大关注。对采用块拼接技术的纹理合成方法进行综述,运用图像切割方法较好解决了块拼贴算法中的最佳分割路径获取问题,并对合成的结果进行平滑优化。