基于FBO的GPU混合体绘制算法研究

体绘制是渲染三维数据场的重要技术,可以探索物体的内部结构,相对于面绘制和切片技术体绘制能够更加形象地展示物体的内部形态,描述非定形的物体。然而体绘制算法复杂度高,数据存储量大,计算时间较长,为了能解决体绘制渲染效率问题,论文介绍了基于GPU加速的光线投射算法实时体绘制技术,并在此基础上提出了基于FBO的快速混合体绘制算法,解决了体绘制图形与常规图元同屏绘制互相遮挡的问题,目前该方法已应用于三维地质解释综合成图系统中,实现了三维属性体与地层、断层曲面同屏显示,提高了解释工作的质量和效率。

一种激光束照射复杂目标图像实时生成新方法

针对激光雷达探测中复杂目标姿态获取困难、目标与光斑真实耦合情况难获取等问题,提出了一种基于GPU编程的激光束照射复杂目标图像实时生成新方法。基于现代图形硬件的GPU编程技术和帧缓存对象特性,该算法以每个平面光源矩阵为观察者,在光源空间坐标系中渲染当前场景并将渲染结果记录到内存纹理中,然后在世界坐标中将光源观察到的结果复原和映射到模型上,可以实现实时映射渲染。采用深度缓存原理、纹理映射原理和OSG文件读写插件,即可正确获取模型每个三角面片顶点上的光源辐照度、顶点位置及面片法线等信息。经测试,该算法普适性强、能够读取多种格式三维文件,适应于均匀或非均匀面光源,对系统图形硬件的要求很低,能够满足两个面光源准实时性计算需求,可以准实时得到模型被照射面片所属部件、被照射三角面片顶点、法线信息以及三角面片顶点接收到的辐照强度值。该算法可为激光照明、识别探测等提供参考和依据。

360°全息幻影系统的开发与实现

360°全息幻影系统能够在空间中显示具有真实立体感的3D影像,在了解该技术原理及问题的基础上,进行相关的软件研发及硬件制作。系统的软件部分基于C++与OpenGL,在一个窗体下渲染出4幅参数可控的影像,结合硬件,利用一个投影仪,完成一套可实时交互的360°全息幻影系统。实验结果表明,该系统能呈现较好的立体仿真效果,并具有良好的实时性与交互性。

基于GPGPU的Lattice-Boltzmann数值模拟算法

对Lattice Boltzmann方法(LBM)在GPGPU下的建模和算法进行了一系列研究,使得该方法在GPU下的计算加速比提升,大大缩短计算过程的时间消耗.重新设计了GPU的计算流程,在舍弃pixel buffer离屏渲染的同时,采用最新的帧缓存对象,多重纹理、多通道渲染和乒乓技术来设计一套基于方腔的LBM数值模拟程序,最终使GPU的计算时间缩短到CPU计算时间的六分之一.

一种基于深度纹理的碰撞检测

提出一种基于GPU的图像空间碰撞检测方法。利用OpenGL的深度纹理技术和其扩展功能帧缓存对象(FBO)实现将深度值直接渲染至纹理,然后采用通用计算图形处理器(GPGPU)技术对纹理中的数据进行处理实现碰撞检测。仿真实验显示,该方法充分利用了图形硬件GPU的性能,并能够正确地返回碰撞检测结果。

WIN95下DirectX的动画设计技术

利用DirectDraw模块进行快速动画设计，重点对其直接操纵显存的特性和用后缓冲区实现动画中背景擦除和重绘的技巧进行探索，并结合火焰字的实例说明本文提出的方法是Win95下开发动画软件的一种切实可行的方法．

基于粒子系统实现船舶航迹仿真的加速方法

为解决大规模粒子系统的实时性问题,提出一种基于LOD技术和硬件加速技术的混合加速技术.根据视点与景物间的距离建立粒子系统的LOD模型,并将该模型融入基于GPU的渲染流程中.整个实现流程采用FBO技术,通过两遍渲染方式完成粒子系统的绘制.虚拟海洋场景的船舶航迹实时试验表明,该方法可显著提高粒子系统的运算效率和绘制速度,与未采用任何加速策略而单纯基于CPU的绘制方法相比,其绘制效率提高近12倍.

三维战场态势显示标绘技术

为提高三维战场态势显示标绘的图形效率和人机交互性,在总结分析战场态势信息基本理论概念的基础上,通过对显示与标绘两方面的军事需求和OSG/Qt结合使用的软件架构模式进行分析,提出了程序框架的线程模式优化方法和基于帧缓存对象的离屏纹理烘焙技术的军标符号显示生成算法。设计和实现了三维战场态势显示标绘软件模块,并对模块进行了多种实现方法的比较测试,检查验证了相关技术方案和关键技术对于提高系统绘制效率和人机交互的有效性。

基于阴影图的植物阴影算法改进及其绘制

采用帧缓冲区对象(frame buffer object,FBO)技术来改进传统阴影图(shadow Map,SM)算法,即利用FBO技术将场景深度信息直接渲染到纹理中来提高算法的执行效率.依据纹理法线与光源方向的点积来模拟树干及器官几何mesh模型的自阴影,并通过提高分辨率改善投射阴影边缘的锯齿问题.在改进后的SM算法基础上结合方差阴影图(variance shadow map,VSM)算法实现植物软阴影.以植物参数化三维模型为例,采用VS2008、OpenGL图形标准和可编程图形硬件技术,在ParaTree参数化单株木建模工具软件中集成改进后的阴影图算法,实现了植物自阴影边缘的平滑过渡和光源在不同高度角条件下不同阴影亮度的硬阴影和软阴影效果.