检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：刘婵中北大学

学位级别：硕士

真实感图形绘制是计算机图形学这门课程中的重要内容,单纯理论知识的讲解和简单实验设计难以使学生全面掌握真实感图形绘制技术。许多大学的实验室教学资源相对有限,同时学生迫切需要更多实践巩固所学知识,因此需借助现今先进的计算机... 详细信息

真实感图形绘制是计算机图形学这门课程中的重要内容,单纯理论知识的讲解和简单实验设计难以使学生全面掌握真实感图形绘制技术。许多大学的实验室教学资源相对有限,同时学生迫切需要更多实践巩固所学知识,因此需借助现今先进的计算机技术丰富实验教学手段。现今越来越多的应用由2D向3D发展,Web GL的出现使Web应用不依赖插件就能提供3D体验,基于Web GL的渲染也被应用到越来越多的领域,具有广阔的发展前景。本文设计并实现了基于Web的真实感图形绘制的虚拟实验教学系统,具有良好的跨平台特性。具体工作内容如下:(1)从功能和非功能性两个方面进行需求分析,确定系统整体框架。本系统基于B/S结构,分为四个模块:教学模块、编辑模块、演示模块及实验模块。(2)设计并实现系统的四大模块,编辑模块采用***、Java Script实现网页的三维模型编辑器,将代码模块化以保证可扩展性;实验模块实现可在网页编写C++程序、编译以及执行结果输出的功能,编译时链接Open GL库,并借助Code Mirror插件,支持C++的语法高亮、自动缩进及主题修改等特性。教学模块、编辑模块及实验模块使学生可通过本平台完成真实感图形绘制内容的学习及实践,不需单独花费精力下载、安装、配置编译工具,有效提高学习及实践效率;演示模块综合运用真实感图形绘制技术实现了水场景的模拟,用户可和场景进行交互,得到直观的视觉认知。(3)为使得模拟的水面场景具备真实感,首先使用网格建模水面,引入位置及速度两个变量模拟水面的波动效果,并加入对物体和水作用效果的模拟;其次模拟水面光的反射及折射效果,加入环境光遮蔽及实时阴影丰富场景细节;最后对水底焦散进行模拟,提出了根据网格面积比估计光线亮度的方法,快速且逼真地模拟了焦散效果。(4)对系统各模块分别编写测试用例并进行功能测试。测试结果表明本文实现的真实感图形绘制的虚拟实验教学系统可以正常、稳定、有效的运行,初步满足老师和学生的教学及实验需求。

关键词：真实感图形绘制水波模拟阴影焦散实验系统

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基于视觉计算的真实感图形绘制和可视化方法的研究

基于视觉计算的真实感图形绘制和可视化方法的研究

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作者：程兵西安交通大学

学位级别：博士

该文研究了真实感图形绘制和可视化当中的全光函数采样以及与之相关的图象多精度表示,图象恢复和分割等问题,其目的是在当前硬件计算能力的前提下提高场景绘制的真实感和绘制速度.

关键词：视觉计算真实感图形绘制科学可视化虚拟现实基于图象的绘制人机交互全光函数

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真实感图形绘制技术的应用研究

真实感图形绘制技术的应用研究

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全国第18届计算机技术与应用学术会议(CACIS)

作者：谢晓玲李玉翠华东理工大学上海 200237

本文基于VC++采用辐射度技术的思想对场景进行绘制,利用Z-buffer算法进行消隐,模拟景物表面的之间的多重漫反射,颜色的相互渗透现象。最后通过一个具体的实例来展示本文的思想。

关键词：辐射度 VC++ 真实感图形绘制场景绘制 Z-buffer算法多重漫反射

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基于离散点的真实感图形绘制技术的研究

基于离散点的真实感图形绘制技术的研究

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作者：刘琦吉林大学

学位级别：硕士

我的研究方向为基于离散点的真实感图形绘制的研究，是庞云阶教授博士点基金项目的一个组成部分。本文对传统的真实感图形生成过程进行了深入的研究，分析了其中的缺点与不足，并在此基础上采用了基于离散点造型和基于点域法绘制的新方... 详细信息

我的研究方向为基于离散点的真实感图形绘制的研究，是庞云阶教授博士点基金项目的一个组成部分。本文对传统的真实感图形生成过程进行了深入的研究，分析了其中的缺点与不足，并在此基础上采用了基于离散点造型和基于点域法绘制的新方法。本文所做的工作包括：在实现基于离散点的造型、取景变换、消隐、光照、阴影等基础工作之上，实现了基于离散点的光线跟踪算法、基于离散点的简单动画制作和一些应用方面的尝试，在许多不同的场景中都取得不错的效果。本文的重点是实现基于离散点的光线跟踪算法，在把离散点造型与传统光线跟踪算法相结合、跟踪过程中加速求交运算等方面做了一定的工作，提出了新的算法，并且在实践中得到了验证。本文首先实现了基于离散点的造型，这是进行真实感图形绘制的基础与核心。该方法改变了传统的面片存储，而是将场景中所有曲面上所求得的离散点存储起来。首先我们用均匀参数化的方法将曲面剖分成若干小多边形，然后将每个小多边形投影到屏幕上得到相应的投影区域，再对投影区域中的每个象素点找到它所对应的空间曲面上的点，最后根据这些离散点在屏幕上的投影排列成若干序列，每个序列中的点都按照它们在观察坐标下的Z值从小到大排序。最终在曲面上显示的是每个序列中的第一个点的颜色值，很自然的实现了消隐，而其它点则用于计算阴影、透明以及光线跟踪时光线与物体求交运算等。本文实现的重点是基于离散点的光线跟踪算法，传统光线跟踪技术是基于多边形对光线的反射、透射及相互之间的幅射关系建立的光照模型，通过计算每一个多边形小平面的法向量和光照效果来确定曲面的整体明暗效果，本文从离散点表示法着手，提出基于离散点的光线跟踪绘制方法如下：由于我们采用了基于离散点造型的数据结构，在进行光线跟踪运算时，需要对屏幕上所有像素点对应点序列中第一个点，即可见点执行光线跟踪算法，逐点扫描屏幕上所有像素点，由视点向像素发出一根射线，该射线在点序列中第一个点处与第一个物体相交，在其反射与折射方向上进行跟踪，判断反射方向与折射方向是否与其他物体相交，如相交则继续在交点的反射方向与折射方向上跟踪下去，重复这个过程，直到光线满足跟踪终止条件。基于离散点的绘制方法与传统方法的一个很大的区别就是在于交点计算，以线线求交为例，传统方法可以用现成公式得出，而在离散点模型中得到确定交点是不现实的，我们的方法是假定有交点，求出一条线上与该假定交点最近的点，判断此交点与另一条线的距离是否小于某动态确定的阈值来得出相交关系。在判断交点的计算中，我们借用阴影测试线的思想：场景中反射光线路径上第一个交点在屏幕上的投影一定位于反射光线在屏幕上的投影所形成的线段上；反过来，交点一定位于投影线段上某点所对应的点序列中，即只有投影线段上的点所对应的序列中的点才有可能为跟踪交点，所以现在只需考虑投影线段上所有点所对应的点序列中的点，判断是否确定在反射光线上即可，这样计算量大大减小。按照数学公式计算出点序列所在直线和反射光线的公垂线，然后再计算出公垂线与点序列所在直线的交点；逐点判断当前象素点序列中所有点的Z值，由于我们的数据结构是视点方向上的按照Z值进行排序的点序列，所以与交点的Z值最近的点就是直线上最有可能与反射光线相交的点，判断该点与反射光线的距离，如果小于阈值则相交，否则继续考察其它点序列。在判断每一个点序列时，该方法都需要计算反射光线与点序列所在直线的公垂线，并求出公垂线与直线的交点，增加了系统的运算负担，但是对应于每一个点序列，我们只需要做一次公垂线计算，找到公垂线与直线交点之后，通过比较Z值我们可以快速的找到点序列中符合交点条件的点，再做一次点线距离计算判断其是否为真正的交点；而传统方法需要计算点序列中每一个点与光线的距离并做出判断，如果场景比较复杂，其中物体比较多的情况下，点序列中的点的个数会大大增加，点线距离的计算将成为运算的主要负担，而我们的方法对应一个点序列只做一次点线距离计算，与点序列中点的个数无关。这样，通过计算公垂线与直线的交点，并用交点的Z值与点序列中点的Z值做判断的方法，找到点序列上与反射光线距离最近的点，非常有效的减少了点线求交的次数，尤其是在场景比较复杂的情况下，极大的提高了求交的运算速度。由于我们采取了基于离散点造型的数据结构，这种存储结构的一个突出优点就是可以很方便的在场景中增删实体，每次只单独考虑一个曲面，一个曲面的增删对其它曲面没什么影响，只需对存储结构中属于该曲面的点进行增删即可。基于这个特性，我们实现了简单的基于离散点的动画演示。如果某个曲面的位置有所改变，那么，首先我们需要从原来的存储结构中删除该曲

关键词：离散点真实感图形绘制光线跟踪算法

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基于离散点的真实感图形绘制技术的研究与实现

基于离散点的真实感图形绘制技术的研究与实现

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作者：高玉双吉林大学

学位级别：硕士

用计算机生成真实感图形是计算机图形学的重要课题之一，它的主要工作是在计算机图形显示设备上用具有立体感的二维图形来尽可能逼真的模拟我们所观察到的现实世界中的场景。具体地说，就是准确模拟现实世界中场景在受到光照时的效果。... 详细信息

用计算机生成真实感图形是计算机图形学的重要课题之一，它的主要工作是在计算机图形显示设备上用具有立体感的二维图形来尽可能逼真的模拟我们所观察到的现实世界中的场景。具体地说，就是准确模拟现实世界中场景在受到光照时的效果。随着计算机图形学理论的发展，这一领域取得了许多成果，曲面造型、光照模型、消隐技术等已经有了很大发展，生成的图形的质量、逼真程度也越来越高。本文对传统的基于多边形网格的真实感图形生成过程进行了深入的研究，分析了其中的缺点与不足，并在此基础上提出了基于离散点造型和基于离散点绘制的新方法。与传统方法相比，该方法思想新颖，数据结构简单，造型手续简化。本文所做的工作包括：取景变换、光照、基于多边形网格的造型和绘制、基于离散点的造型、可见性和图像重构、光线跟踪等，在许多不同的场景中都取得良好的效果。重点实现的部分有造型、可见性和图像重构，本文做了大量的工作，提出了新的算法，并且在实践中得到了验证。本文首先讨论了真实感图形绘制过程中的取景变换和光照模型。在取景变换部分，本文定义了一个类，这个类实现了确定视点位置、视点坐标、屏幕到视点的距离、从世界坐标到观察坐标的转换、从观察坐标到屏幕的投影等功能。在本文其它地方可以直接利用这个类来实现坐标转换和投影变换。在光照部分，本文采用了Phong光照模型，光源被假定为点光源，反射作用被细分为镜面反射和漫反射。这种光照模型只考虑物体对直接光照的反射作用，而物体间的光反射作用，用环境光来表示。我们在程序的Ctools类中通过Lighting方法实现，根据Phong光照模型计算点的绘制颜色。在计算景物颜色时使用了RGB色彩模型，假定光源入射光由红、绿、蓝三种波长的光组成，分别确定物体表面材料对这三种光的反射系数及镜面高光指数，然后按红、绿、蓝三分量分别计算即可。在基于多边形网格的造型和绘制部分，本文研究了基于这种造型的真实感图形的生成过程。首先存储对物体表面进行多边形剖分后的多边形网格表示，然后计算每一个多边形小平面的法向量，再利用一定的光照模型来计算各个多边形小平面的光照效果，最后将各个多边形小平面绘制出来，以此来模拟景物表面的光照效果。为了得到高质量的绘制效果，本文进一步探讨了基于多边形网格的细分方法，实现了基于三角形控制网格1-4分裂的Loop细分模式和基于四边形控制网格1-4分裂的Catmull-Clark细分模式。基于多边形网格造型的方法存在着一些问题，比如：图形生成的效率低；对图形进行调整和局部修改比较困难；计算量大而且复杂；多边形不能非常准确的模拟景物表面；多边形形状各不相同，很难统一处理。因此，在对基于多边形网格的造型和绘制深入研究之后，本文提出了基于离散点的造型。基于离散点造型的基本思想是任何曲面都由离散的点构成，在整个图形绘制过程中，只有点的概念，而没有面的概念。这种算法在最初只记录一些离散的采样点，每个点都有一定的信息，如颜色、坐标、法向量等。我们在程序中定义了表示一个离散点的类CMypoint，它的每个成员变量都代表了点的一个属性，其中包括该点在世界坐标中的位置、近似法向量、该点属于哪个物体、该点颜色和深度信息等。在基于离散点的绘制部分，本文研究了基于离散点的消隐和图像重构。基于离散点的绘制的目的是要在屏幕上得到离散采样点所表示的光滑的没有空隙的图形。只是简单的将所有采样点经过取景变换和光照计算绘制到对应的屏幕象素位置是不够的，我们只能绘制那些在观察方向上可见的点。基于离散点的消隐就是要求出在观察方向上哪些点是可见的，哪些点是不可见的。而且在绘制过程中存在着这样两种情况：屏幕上有些象素没有对应的世界坐标中的离散点，这将在屏幕上留下空隙；屏幕上还有一些象素将对应物体的背面的不可见点，即没有物体可见面的离散点同该象素位置对应，也就是说，如果没有物体前面的可见点遮挡，屏幕上将显示出物体背面的不可见点。为了最终在屏幕上得到光滑的没有空隙的图形，需要采取一定的算法重构图像，我们提出了一些图像重构算法并在实践中进行了验证。光线跟踪仍然是获得具有正确的反射、折射和阴影等效果的更加真实的图像的一个有效方法。我们研究了基于离散点的光线跟踪方法，探讨了只有物体的离散采样点集合而没有点之间的连接信息的情况下，如何进行光线与物体求交的具体过程。当然，本文还存在一些缺点和不足，例如存储量较大；所取的场景比较简单，纹理映射等。这些都需要在以后的工作中不断得到完善。

关键词：离散点光线跟踪取景变换图像重构可见性真实感图形绘制多边形网格模型世界坐标光照模型研究与实现

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增强现实中真实感图形的绘制研究

增强现实中真实感图形的绘制研究

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作者：苏宏电子科技大学

学位级别：硕士

增强现实技术(Augmented Reality)通过在真实环境中“叠加”虚拟信息来增强用户对客观场景的感知能力。自20世纪90年代初兴起以来,AR研究已经取得了长足的进步,众多原型系统的研制开发促进了AR技术的应用。然而,由于这些系统虚拟信息表... 详细信息

增强现实技术(Augmented Reality)通过在真实环境中“叠加”虚拟信息来增强用户对客观场景的感知能力。自20世纪90年代初兴起以来,AR研究已经取得了长足的进步,众多原型系统的研制开发促进了AR技术的应用。然而,由于这些系统虚拟信息表现力不够丰富,很难与客观环境达到真实感的交互效果,使得AR的应用受到一定制约。本文以AR中真实感图形绘制为研究对象,以实现虚拟信息真实感的外在表现力和虚实自然交互效果为研究目标,围绕真实感绘制算法,开展了以下几个方面的研究: 1.通过对增强现实原型系统的研究和真实感绘制方法的分析,认为建立虚拟物体表面丰富的纹理细节及实现虚实物体之间正确的遮挡效果是真实感图形绘制的关键。 2.从增强现实中真实感纹理需求分析出发,阐述了纹理映射算法的一般步骤,从纹理初始化、虚拟图形绘制和纹理映射三方面分析并实现了基于纹理映射的真实感表面绘制算法,最后给出了实验结果及分析。 3.通过对增强现实中几类典型的遮挡算法的分析比较,结合增强现实应用对运动遮挡物和实时剔除的需要,提出一种基于图形技术的真实感遮挡算法。从遮挡物特征提取、帧缓存处理和剔除处理三个方面详细阐述了算法实现,并与典型遮挡算法进行了对比分析。 4.开发了一套基于图形技术的真实感遮挡系统,从系统的硬件构架、总体流程和开发平台三方面详细阐述了系统实现,通过实验描述了系统的实现过程,并对实验结果进行了分析。

关键词：增强现实真实感图形绘制纹理映射遮挡处理

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日光照射场景真实感图形的混合绘制方法

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计算机工程与应用 2009年第14期45卷 176-178页

作者：李亚峰中国传媒大学计算机学院北京100024

由于日光模型的复杂性,逼真地绘制日光照射下户外场景的真实感图像是一个困难的问题。目前的绘制方法或者因为采用的模型过于简单而真实感程度差,或者绘制过程过于复杂耗时而影响其应用。应用图像相似度理论,提出了一种综合使用基于几... 详细信息

由于日光模型的复杂性,逼真地绘制日光照射下户外场景的真实感图像是一个困难的问题。目前的绘制方法或者因为采用的模型过于简单而真实感程度差,或者绘制过程过于复杂耗时而影响其应用。应用图像相似度理论,提出了一种综合使用基于几何和基于图像的混合绘制方法。绘制过程分为两步,首先,使用简单的光照模型近似绘制场景,然后,采用基于图像的绘制和处理方法补充第一步无法表现的效果。由于采用了基于图像相似度理论的方法,能够克服基于图像绘制技术需要处理巨大数据量的缺点。用这种两步法绘制自然光照下的户外景物,只需要简单的光照模型和物体材质属性以及很少的数据存储量。该方法在真实感程度、绘制速度和数据存储量三者间取得了比较好的平衡,绘制建筑物的实验证明了方法的有效性。

关键词：真实感图形绘制日光基于图像的绘制图像相似

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面向移动设备的真实感图形处理算法的优化

面向移动设备的真实感图形处理算法的优化

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作者：仝红伟辽宁科技大学

学位级别：硕士

近些年,图形显示技术正由2D平面模型显示向3D图形显示转变,3D技术也被广泛的应用于动画制作、网络游戏、城市规划等领域内。真实感绘制是指将现实世界中的场景重现于计算机的显示器上。真实世界中的物体具有形状特征、光学特征、表面纹... 详细信息

近些年,图形显示技术正由2D平面模型显示向3D图形显示转变,3D技术也被广泛的应用于动画制作、网络游戏、城市规划等领域内。真实感绘制是指将现实世界中的场景重现于计算机的显示器上。真实世界中的物体具有形状特征、光学特征、表面纹理特征和不同的差异度以及位置关系。面向移动设备真实感图形处理系统的设计存在以下几个难题:第一,真实感图形的绘制需要较快的速度;第二,真实感图形的绘制不能有过高的功耗;第三,真实感图形绘制技术能适用于各类移动设备上。本文通过对国内外真实感图形绘制技术的现状进行了分析,提出真实感图形绘制需要立足于它的“真实感”与“移动”特点,可以从面向移动设备的真实感图形处理系统的设计从建模入手。本文通过对面向移动设备的真实感3D图形处理器进行了深入的研究,以运算速度的提升、芯片功耗的下降和增加灵活性为目标,设计性能更为优良的算法,最终使移动设备可以绘制出达到用户要求的图形运算能力。本文将真实感图形绘制的相关算法都进行了深入研究。依据研究结果,决定算法优化采取的策略主要包括以下几种:运算量的缩减、存储空间访问次数的削减,其目标都是为了实现运算速度的提升,芯片面积的减少与芯片功耗的减少。为了验证算法优化成功,本研究还运用了C语言进行了仿真和验证。将在模拟程度中优化后算法绘制效果与OpenGL的绘制效果进行比较。验证了算法是否实现了真正意义上的优化。

关键词：移动设备真实感图形绘制算法优化

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自然雪景的构造和绘制

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计算机学报 2002年第9期25卷 916-922页

作者：陈彦云孙汉秋郭百宁吴恩华微软亚洲研究院北京100080 香港中文大学计算机科学与工程学系中国科学院软件研究所计算机科学重点实验室

合成高度复杂自然场景一直是计算机图形学中的一个富有挑战性的课题 .生成雪景或许更加困难 ,因为利用常用的造型工具 ,比如多边形和曲面来表达雪的形状非常不方便 .该文介绍一种解决这个问题的方法 ,这种方法采用位移映射 (displacem e... 详细信息

合成高度复杂自然场景一直是计算机图形学中的一个富有挑战性的课题 .生成雪景或许更加困难 ,因为利用常用的造型工具 ,比如多边形和曲面来表达雪的形状非常不方便 .该文介绍一种解决这个问题的方法 ,这种方法采用位移映射 (displacem ent mapping)来构造近处由多边形构造的物体上的雪块 ,而体纹理映射 (volumetric tex-ture mapping)被用来处理远处的复杂物体 ,比如树木 .绘制结果显示 ,这种方法能够在较少的内存和计算开销的基础上绘制出高度复杂和真实的雪景 .

关键词：自然雪景构造绘制真实感图形绘制体纹理位移映射光线跟踪算法计算机图形学

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包含反射、折射和焦散效果的全局光照快速绘制方法

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计算机辅助设计与图形学学报 2013年第8期25卷 1121-1127页

作者：李瑞瑞秦开怀张一天清华大学计算机科学与技术系北京100084

基于分治的思想,提出一种能够交互绘制直接光照、间接光照、反射、折射、焦散等多种效果的全局光照近似计算方法.该方法采用粗粒度的体结构来模拟低频间接光照,利用细粒度的图像对场景进行采样,计算反射、折射和焦散效果;将粗粒度的体... 详细信息

基于分治的思想,提出一种能够交互绘制直接光照、间接光照、反射、折射、焦散等多种效果的全局光照近似计算方法.该方法采用粗粒度的体结构来模拟低频间接光照,利用细粒度的图像对场景进行采样,计算反射、折射和焦散效果;将粗粒度的体采样和细粒度的图像方法相结合,提出了包含多次递归反射、折射的延缓收集缓冲区构建方法、基于体素的双向光照收集方法以及多分辨率自适应光照收集方法.与光子映射方法相比,文中方法更快,针对完全动态的场景绘制速度在10～30帧?s之间;与其他加速单一效果的方法相比,该方法不但可以快速准确地计算间接光照,而且包含了多种镜面效果,绘制效果逼真,显著增强了真实感.

关键词：真实感图形绘制全局光照 GPU加速反射折射焦散

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