摘要：提出一种网格模型线绘制的gpu加速算法,其在物体空间进行计算,避免了图像空间计算的不连续性.提出了gpu加速物体空间线绘制的通用算法框架,理论上对任何特征线定义均可以按照该框架实现gpu加速的特征线绘制;基于该框架,实现了轮廓线与光极线(photic extremum lines,PEL)2种特征线的gpu加速绘制.实验结果表明,使用文中算法生成的线绘制结果与传统CPU算法结果几乎没有差别,但是绘制速度提高一个数量级以上.

摘要：特征线方法(MOC)在求解堆芯规模中子输运方程时面临计算时间长的问题,加速和并行算法是目前研究的热点。基于MOC在特征线和能群层面的并行特性,采用统一计算设备构架(CUDA)编程规范,实现了基于图形处理器(gpu)的并行二维MOC算法。测试了菱形差分和步特征线法分别在双精度、混合精度及单精度浮点运算下的计算精度、效率及gpu加速效果。采用性能分析工具对gpu程序性能进行了分析,识别了程序性能瓶颈。结果表明:菱形差分和步特征线法在不同浮点运算精度下均表现出良好的计算精度;相比于CPU单线程计算,gpu加速效果在双精度和单精度情况下分别达到35倍和100倍以上。

摘要：针对辐射剂量学领域人员剂量快速评估的应用需求以及现有通用蒙卡程序计算时间过长的问题,本文开发了基于gpu加速的光电耦合输运蒙卡程序Gadep。根据gpu显卡CUDA编程模型下内存、线程层次结构和执行模型中的硬件层次结构特点,对程序框架、粒子输运、步长抽样、数据结构和截面访问等进行了设计和优化。通过计算ICRP 116号成年男性参考人体素模型器官外照射剂量转换系数,对程序进行了正确性验证,和通用蒙卡程序MCNP5单核计算相比,加速效率在48~300倍。以南京放射源丢失事故人员物理剂量重建为例对该程序进行了实际应用,物理剂量重建计算结果和参考值、临床诊断结果相一致,与通用蒙卡程序MCNP5单核计算相比加速效率达到50倍以上,表明Gadep在事故剂量重建、放射诊断及治疗剂量评估等方面有一定的应用价值。

摘要：使用OpenGL和GLSL实现了gpu加速的柔性体实时变形算法。变形计算使用共旋线性有限元法,可以处理大尺度旋转情况。为了能够与交互式切割操作协同运作,gpu数据结构使用带激活标志的可变长线性数组。将切割过程中需要更新的单元分为"全肮脏"和"部分肮脏"两类,以此降低gpu数据的更新量。针对gpu不能完成发散操作的缺点,设计顶点相邻四面体信息数据结构和相应的切割更新算法,将力的发散操作变为聚合操作。使用四面体单元刚度矩阵高频模式过滤方法来提高稳定积分的时间步长,以此降低切割产生的退化单元对变形计算稳定性的负面影响。最后给出若干仿真测试的结果,对仿真效果和运行效率进行了分析。

摘要：基于拉格朗日描述的光滑粒子动力学方法(SPH)擅长于处理自由面剧烈变化的水流现象,十分适合水利工程中泄洪等问题的数值模拟。然而,SPH方法通常采用均匀分布的粒子对流体计算域进行空间离散,对于工程问题而言需要的粒子数量较多、计算量大。为了突破SPH方法在实际大规模计算中的适用范围,采用C++和CUDA混合编程的技术,借助gpu实现了对SPH方法的并行加速。通过WES三圆弧段组成的光滑溢洪道过流问题,验证了gpu加速的SPH方法的计算精度和可靠性,计算效率相对原始的SPH仿真过程提高了61.8倍。最后,将gpu加速的SPH方法应用于水利工程的溢洪道泄流问题,分别模拟了光滑溢洪道和台阶式溢洪道流动特性,通过自由面的演化过程及泄流沿程截面上的速度分布状态,对比分析了台阶对泄流现象的影响。

摘要：自然现象的可视化是计算机图形学和虚拟现实领域的重要研究内容。对传统光线投射算法分析的基础上进行改进,提出基于球壳体的光线投射算法。将gpu运用于球壳体数据场的体绘制,设计了基于球壳体数据场的顶点着色程序和像素着色程序。同时,对台风源数据格式进行解析,生成了用于台风可视化的体数据,采用提出的算法实现了台风云层和因子的可视化。实验结果表明,本文基于gpu的球壳体光线投射算法在球体表面较好地实现了实时台风可视化效果。

摘要：提出了一种基于gpu加速的几何纹理合成方法,以解决几何纹理合成过程中高计算量、高存储占用和高耗时等问题.首先,对样本几何纹理数据进行子块划分,并根据子块在样本中的位置关系设计可重用样本顶点数据的数据结构,优化存储以降低内存的占用率;然后,采用gpu多线程并发技术设计并行加速算法,将串行的几何纹理合成过程并行化,从而实现快速生成任意尺寸的新的几何纹理.实验结果表明,该算法不仅占用存储较少,而且在保证合成质量的同时极大地降低了几何纹理的合成耗时.

摘要：洞室围岩参数一般具有很强的空间变异性,本文研究了岩体参数随机空间分布对围岩稳定性的影响。提出了基于协方差矩阵分解和gpu加速的空间随机场生成方法,建立将随机场与高级应变软化模型参数的映射,对比不同条件下随机场的变化以及对后续模拟开挖的影响。结果表明:指数型相关函数生成的随机场较为稳定分散,其最大位移值变化范围较小;平方指数型相关函数生成的随机场更为紧凑,最大位移值波动范围较大,偶然出现较危险的位移;对比X,Y相关长度可以发现,最大位移点的分布是相似的,开挖过程中洞室两侧中部、底部和拱顶是危险区域,损伤位置主要集中在洞室侧墙、拱顶交接处和侧墙中部。

摘要：针对大规模数据下遗传直接定位算法执行时间慢、实时性较差的问题,提出了基于gpu加速的并行遗传直接定位算法。根据直接定位代价函数特点,设计了gpu高速并行遗传进化架构,通过对适应度函数并行化计算以及对选择、交叉、变异等遗传操作并行化设计,缩短了算法执行时间,提高了算法执行效率。仿真实验表明,通过合理的gpu并行线程结构设计,显著提升了遗传直接定位算法的执行速度,可更快得到直接定位估计结果。

摘要：虚拟现实是近年来热门的新技术,而全景视频摄制是生产虚拟现实内容的一种重要方式。介绍了一个全景视频拼接系统,其能够对六路的2K视频实时进行拼接,生成4K的输出视频。设计了一个并行化的拼接流程,对整个拼接过程中的不同步骤都进行了并行化处理,并在gpu上进行了实现。实验结果表明,该系统能够实时拼接出高质量的4K全景视频。