基于图象绘制的虚拟现实系统环境

虚拟现实的一个重要目标是使用计算机生成逼真的视觉世界,使用户可以对虚拟世界的客体进行交互式考察．虚拟现实的实现有两种方法．传统上,用三维图形学的方法实行建模和绘制．此方法需要繁琐的建模和昂贵的专用绘制硬件,而且图形绘制的质量和场景的复杂性受到很大的限制．基于图象的绘制是实现虚拟现实系统的一种新方法．它克服了三维图形方法的缺点．本文在总结已有技术的基础上,提出一个实现基于图象绘制的虚拟现实系统模型,并据此模型实现一个实验系统及相应的图象工具．     

形状空间中模型变化的插值生成

在形状空间中,由三角形网格构成的模型可视为空间中的一个点,可以借助黎曼度量对形状空间进行操作,从而实现对模型的变换.改进了已有的操纵形状空间的方法,根据输入模型顶点的位置变化判断是否需要利用黎曼度量计算插值位置,降低了形状空间的维数,提高了运算速度.实验结果显示,混合利用线性插值和利用形状空间计算2种方法的生成模型具有良好的效果.     

基于可变模版的三角网格拓扑压缩

针对三角网格模型的拓扑信息。提出了一种高效压缩方法.不同于以往的单纯利用算术编码或霍夫曼鳊码对遍历三角网格生成的拓扑流进行编码压缩,根据三角网格模型(特别是规则三角网格模型)的特点,自适应地提高编码过程中对当前编码字符发生的预测准确率,实现对三角网格模型的拓扑信息的高效压缩.算法首先遍历三角网格模型,得到操作符序列;然后对得到的操作符序列的每个操作符作模版可变的自适应算术编码.在编码过程中,根据当前编码字符的前一个操作符、三角网格模型的特点以及网格遍历方法为当前编码操作符计算一个模版,在这个模版中,预测准确率高的操作符用较短的二进制串表示.根据当前编码操作符的可变模版,可以得到该操作符的二进制表示,并对这个二进制表示的每个比特作自适应算术编码.该方法是针对流形三角网格模型的拓扑信息作单分辨率的基于面的无损压缩,可以得到很好的三角网格拓扑信息的压缩结果,其压缩比甚至比拓扑压缩领域压缩比方面最好的TG算法的压缩比还要好.     

基于空盒自适应生成的动态场景光线跟踪计算

提出了一项光线跟踪新技术,能有效提高光线在空白区域的行进速度.该技术首先用一种新方法创建均匀空间网格,然后用较少的空盒自适应聚集空的空间网格,以加快光线跟踪的计算.新加速结构的创建时间复杂度和空间复杂度均是O(n),而相应的光线跟踪计算的时间复杂度为O(logn),与kd树结构相当.当该结构与已有的一些加速结构结合后,能很好地处理大规模动态场景.比如,光线逐根跟踪且计算二次衍生光线时,新技术可在普通PC机上高真实感地交互绘制包含6G三角面片的多Buddha动态场景.     

线条增强的建筑物图像抽象画生成

针对建筑物图像线条鲜明、轮廓清晰的特点,提出一种自动化的抽象画生成算法.首先通过双边滤波对原始图像的细节进行简化;然后利用快速的、带有误判控制的图像线段检测算法来获得建筑物的外轮廓和门窗等线条特征,通过该线条特征增强基于流的高斯差滤波器生成线条框架;最后将双边滤波处理结果与线条框架进行融合形成最终的抽象画效果.该算法既去掉了建筑物图像中多余的细节信息,使整个图像更趋抽象,同时又通过边缘信息保持了建筑物自身独有的风格,充分展现出富有艺术家手绘风格的建筑物效果.文中算法简单、易于实现,并通过实验充分证明了其有效性.     

误差云映射的深度融合3维重建

描述了一种应用于视频序列的3维稠密重建方法,主要针对基于多深度图恢复3维物体时存在的多对一映射重复投影问题,提出基于误差云概念的3维定点优化方法.该方法首先通过深度矫正,增加视频序列深度图的一致性;其次利用投影过滤分类算法,把所有投影点按照多对一映射的关系,以3维空间中所有不同点为类型,进行投影点依次映射,将每一点划分在各自的误差云类中以求得投影点与3维点的对应关系;随后采用空间高斯分布求出每个误差云所恢复出来的点坐标.最后通过多边形技术对恢复的点云数据进行网格化,使其重建出精确的目标物体或场景的3维轮廓.从实验结果可以观察到,本文3维重建方法可以有效减少深度图融合多对一映射重复投影问题所带来的负面影响,使重建结果更加接近于真实物体,达到较好的效果.     

从多幅参考图像合成目标图像的逆映射算法

提出了一种从多幅参考图像来合成新视点目标图像的逆映射算法.这种方法不但成功地填补了由于投影区域扩张而产生的第1类空洞,而且还成功地填补了由于空间非深度连续物体相互遮挡而产生的第2类空洞,从而方便地实现了虚拟环境中的漫游.基于物体表面深度的连续性,提出了一种位移预测方法.该方法可以从单幅参考图像获得逆映射过程中所需要的目标图像的位移信息,从而大大提高了算法的效率.与通常的正向映射算法相比,该算法克服了多幅参考图像所带来的计算量成倍增长等问题,而且误差较小.     

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．     

基于物理的流体模拟动画综述

基于物理的流体模拟近年来成为计算机动画领域的一个研究热点.回顾了该领域中基于物理的流体模拟的发展情况,总结了该研究方向所采用的各类方法,并结合各种现象的特点分门别类地详细展开.其方法总体上可以分为欧拉法和拉格朗日法,涉及的现象包括烟雾、火焰、爆炸、波浪、气泡以及自由运动界面等.最后展望了未来发展的3个重点：细节策略、加速策略和控制策略,以使整个模拟能够更好地满足人们对真实感、实时性以及灵活性的需求.     

外存模型简化中数据读取及内存分配的优化

由于外存模型的数据量极大,其简化计算只能采用分批读入模型数据并局部处理的方式,其中,数据读入和内存分配的操作对简化效率影响很大,提出一种动态优化方法,在对先处理的一小部分数据进行简化操作的同时,检测数据读取块大小和内存分配模式对简化操作的影响,由此可使不同配置的计算机在处理不同的外存模型时能自适应地得到相应的优化数据读取块大小和内存分配模式,加速后续大量数据的简化操作,实验结果表明,文中方法能有效地提高外存模型简化的效率。