摘要：提出一种新的大规模城市场景高效建模及实时绘制方法.该方法综合建筑物的航拍图及地面图片来分层构造单体建筑物的几何模型与纹理,构建出该城市的建筑模型库;并通过城市的小区规划图生成小区模板库,可高效地实现大规模城市的风格式建模.采用单体建筑物的简化建模方法,将分页式的场景剔除技术引入城市场景的图形绘制流水线中,可实现雨、雪等不同气象条件下大规模复杂城市场景的实时绘制,整个场景的平均绘制速度达到20帧/s.

摘要：在多层屏幕空间环境光遮蔽算法中,为解决计算开销随深度缓存层数线性增长的问题,提出一种自适应的多层屏幕空间环境光遮蔽算法.首先分析部分采样点在所有深度缓存层上的深度变化幅度,估算出所需的采样层数Dmax;然后在其余采样点上进行多层计算,到Dmax层便停止.实验结果证明,该算法避免了在深度变化平缓区域进行无效的多层计算,以接近单层算法的绘制效率获得了和多层算法几乎完全相同的绘制效果.

摘要：针对三维人体模型语义获取和对称区分的难题,提出一种自动的、左右可区分的三维人体模型语义分割方法.对于输入的人体模型,首先采用模板嵌入的方法提取其左右可区分的、具有语义信息的运动骨架;然后基于运动骨架确定人体模型的分割块数量,并提取各个分割块对应的关键点;再以关键点为边界约束计算模型的调和场,获取分割线的候选集;最后以关键点为聚类中心对模型进行谱聚类,利用聚类结果引导分割线的筛选,确定其中准确的分割线.该方法使骨架的语义信息可直接传递至三维人体模型的分割块,且借助骨架的结构可以控制分割块的数量.在SCAPE数据库、MPI-FAUST数据库和普林斯顿分割数据集上的结果表明,对不同形状和姿态的三维人体模型,该方法均能自动、鲁棒地实现对称可区分的语义分割.

摘要：由于惯性和时间积分策略的原因,基于求解运动方程的动态线缆模拟往往需要较长时间进入稳定状态,因而它不适合于有着快速收敛要求的交互式虚拟装配等应用.针对此问题,提出了一个稳定快速的优化策略对线缆进行形变模拟,并着重研究了大步长、准静态模拟过程中的接触处理这一关键问题,以积极集法实现了大步长下的接触响应模拟.为提高接触响应的稳定性并避免可能的粘连问题,利用梯度信息进行接触预测,同时借助局部各向异性LM(Levenberg-Marquardt)信赖域法有效地避免抖动.在各种具有代表性的实验中,采用文中方法能在较少的迭代次数内收敛到稳定状态,收敛速度比动态模拟速度提高约一个数量级.

摘要：为了降低大规模森林场景的数据量和较真实地模拟其在风力作用下的动态效果,提出一种完全基于GPU的森林场景动态模拟方法.首先采用一种基于深度图像并重建几何的方法对树模型进行优化,在优化后的模型中内建了多个层次细节,并进行有效的压缩;然后采用随机过程的方法对风场建模,用简化的过程式方法计算风力作用下树的位移和形变.实验结果表明,该方法可以实现以8 MB存储空间和85 MB显存空间为代价、实时模拟数量高达10万棵的大规模森林场景在风场作用下的动态效果,且模拟效果好、质量高.

摘要：近年来,面向延迟着色的后期处理反走样算法成为实时绘制研究和应用的热点,针对该算法往往只能处理单一类型的走样的问题,提出一种统一的后期处理反走样算法.该算法既能通过子像素级别的几何对几何边界进行高质量的反走样重建,又能根据着色信息对颜色纹理的走样进行形态学的反走样处理;由于使用2种屏幕空间反走样算法分类处理屏幕像素会导致2类像素之间过渡不平滑,在屏幕空间滤波的基础上使用重投影的反走样方法,能克服动态场景中可能出现的闪烁问题.实验结果表明,文中算法在延时绘制的框架下能较好地处理几何边界走样、纹理边缘走样和时间域走样等多种类型的走样,高效地获得高质量反走样绘制结果.

摘要：提出一种鲁棒的保体积保表面细节的模型变形算法.首先将输入模型嵌入到一个稀疏的四面体控制网格中,并且通过一种改进的重心坐标来建立两者的对应关系;然后通过用户的交互,对控制网格建立一个二次非线性能量函数对其进行变形,而输入模型的变形结果则可以通过插值来直接获得.由于能量函数的优化是在控制网格上进行的,从而大大提高了算法的效率.与此同时,提出一种新的能量——Laplacian能量,可以使四面体控制网格进行尽量刚性的变形,从而有效地防止了大尺度编辑过程中模型形状的退化现象.文中算法还具有通用性,可支持多种模型的表示方式,如三角网格模型、点模型等.实验结果表明,该算法可以有效地保持输入模型的几何细节、防止明显的体积变化,得到了令人满意的结果.

摘要：给出了一个基于图像序列的交互式三维建模系统.通过输入一段未标定的图像或视频序列,系统能够自动地恢复出摄像机参数;然后用户只需要在少量几帧图像上简单勾画出物体的形态结构,系统就能自动解析出多帧之间用户交互的对应关系,从而迅速、逼真地重建出场景的三维模型.该系统提供了点与线段的重建、直线与平面的重建、曲线与曲面的重建等功能,能够满足对现实世界中的复杂场景的快速高精度的重建要求.几组真实拍摄的图像序列的建模实验表明:该系统高效、实用,能够很好地满足实际建模需求.

摘要：针对阴影图算法中的走样和深度偏移的问题,使用离散的场景原始三角面片来表示和记录阴影遮挡物的信息,提出一种几何阴影图算法.由于遮挡物的深度值能够通过这种原始的连续几何进行精确地重构,解决了透视走样和投影走样的问题;只需要一个相对较小、取值稳定的深度偏移值来获得较好的接触阴影效果,同时避免自阴影的问题;为了降低算法中三角形几何的冗余存储,提出一种基于GPU的几何缓存压缩算法作为算法的选项;最后使用一种打包的阴影计算算法来进一步降低算法的访存开销;为了解决几何信息不完整所造成的阴影瑕疵,对于这一类像素使用线性外插的算法来估计其深度值.实验结果表明,文中算法能够高效地绘制出高质量的阴影.

摘要：为解决多视角配准中带有低频非刚性形变的深度数据容易产生累积误差、重叠区域未对齐等问题,提出一种基于多薄板样条的多视角非刚性配准算法.首先通过局部迭代最近点刚性配准算法得到重叠视角深度数据之间的对应点;然后基于多薄板样条的全局优化能量公式为每个视角求解一个薄板样条变换,使所有对应点之间距离的平方和最小;最后将优化后的薄板样条变换应用于每个视角的深度数据.通过在优化模型中引入初始点位置约束,该算法能使配准后的数据尽可能保持初始形状.为了加快求解速度,迭代地求解每个薄板样条变换,并且在优化过程中增量式地引入径向基函数.实验室结果表明,文中算法有较高的精度和效率,能够有效地减少累积误差并且提升重叠区域的对齐效果.