基于点的计算机图形学研究与进展

基于点的图形学是计算机图形学中一个新的研究领域,它为解决大量三维采样数据的快速绘制处理提供了一条新的途径。从点模型数字几何处理流程出发,详细分析了点模型数字几何处理流程各阶段新的进展,并对相应的关键技术进行了比较,最后探讨了基于点的计算机图形学未来的研究方向。

基于点的造型和绘制技术

三维扫描技术的迅速发展,产生出大量顶点数达百万数量级的高精度模型,传统的基于三角片的几何绘制已不能满足实时绘制的要求。点采样几何作为一种新的曲面表示方式,无需存储维护全局一致的拓扑信息,能对复杂的3D模型进行高效的绘制和灵活的几何处理,基于点的造型和绘制技术逐渐成为热点。在介绍基于点的造型和绘制技术的原理、关键技术及其中几种代表性方法的基础上,分析了进一步的研究和发展方向。

基于点的计算机图形学综述

点采样几何作为一种新的曲面表示方式,无需存储维护全局一致的拓扑信息,能对复杂的3D模型进行高效的绘制和灵活的几何处理,受到了广泛关注。详细分析了近20年来基于点的计算机图形学的发展过程,对计算机图形学中基于点的技术框架作了详细的介绍,特别是点云表示、点云造型、点云绘制等方面的新近展。通过介绍点造型表示、造型、绘制的基本思想,分析比较相应的关键技术,提出了一些未来研究建议。

基于点的鞋楦CAD/CAM技术

提出了实用的基于点的鞋楦CAD CAM技术,给出了基于点的鞋楦几何模型定义,由经过规则化处理的鞋楦表面数据点集表示鞋楦模型;在此基础上研究了鞋楦CAD方法,通过对点集的操作完成鞋楦设计;实现了鞋楦数控编程,建立刀具模型并给出刀位点计算的详细过程 该技术已经成功地用于鞋楦CAD CAM系统的开发,并用于实际生产。

POMDP基于点的值迭代算法中一种信念选择方法

部分可观察马尔可夫决策过程(POMDP)是描述不确定环境下进行决策的数学模型.基于点的值迭代算法是求解POMDP问题的一类近似解法.针对基于点的算法中信念选择这一关键问题,提出了一种基于熵的信念选择方法(EBBS).EBBS算法通过计算可以转移到的信念点的不确定性,选择熵较小且到当前信念点集距离大于一定阈值的信念点扩充信念点集合.实验结果表明,通过熵选择信念点的值迭代算法只需要在较少数量的信念点上进行值迭代操作就能得到预期的折扣报酬.

基于点的三维模型压缩技术研究进展

基于点的图形学是近年来的一个研究热点,但由于基于点的模型(点模型)数据往往非常庞大,为便于存储和网络传输,有效地对这些数据进行压缩非常重要.总结了点模型的压缩流程,并给出了点模型压缩算法的分类原则;然后以单分辨率算法和渐进算法为主线,详细介绍了点模型压缩的最新研究进展,分析比较了相应的关键技术;最后对该领域未来的发展提出了一些研究建议.

基于点的图形绘制技术

基于点的图形绘制技术是实现高度复杂场景实时绘制的新的有效方法,也可以对顶点数达数百万数量级的采样法表示的物体模型进行实时交互绘制,它具有基于图象绘制方式的绘制速度和基于几何绘制方式的绘制质量、灵活性和内存需求。论文介绍了基于点绘制技术的原理、工作流程,分析和比较了几种有代表性的点绘制方法,探讨了点绘制的关键技术,并对今后研究和发展的方向进行了展望。

基于点的POMDPs在线值迭代算法

部分可观察马尔可夫决策过程(partially observable Markov decision processes,简称POMDPs)是动态不确定环境下序贯决策的理想模型,但是现有离线算法陷入信念状态"维数灾"和"历史灾"问题,而现有在线算法无法同时满足低误差与高实时性的要求,造成理想的POMDPs模型无法在实际工程中得到应用.对此,提出一种基于点的POMDPs在线值迭代算法(point-based online value iteration,简称PBOVI).该算法在给定的可达信念状态点上进行更新操作,避免对整个信念状态空间单纯体进行求解,加速问题求解;采用分支界限裁剪方法对信念状态与或树进行在线裁剪;提出信念状态结点重用思想,重用上一时刻已求解出的信念状态点,避免重复计算.实验结果表明,该算法具有较低误差率、较快收敛性,满足系统实时性的要求.

基于点的构网算法及等值线追踪方案设计

本文在研究现有的自动绘制等值线算法的基础上，提出了一种改进的基于点的构网算法，由此形成新的网形结构，并针对这种网形结构设计出了等值线的追踪方案。和传统的三角网法绘制等值线相比，该方法不仅提高了联网和追踪的速度，新的网形结构还为非线性内插等值点创造了条件。

基于点的绘制与压缩技术

基于点的模型数据往往非常庞大,因此怎样在有限的硬件环境下对庞大的点云数据进行压缩传输和实时绘制成为基于点的图形学中两个最重要的问题。回顾了基于点的绘制的最新研究进展,将基于点模型的压缩算法分为渐进压缩编码和单分辨率压缩编码两类分别进行介绍和分析比较,并给出了一些研究建议。

基于点的FO-POMDP值迭代方法研究

在部分可观测马尔可夫决策过程(POMDP)的基础上,给出一阶部分可观测马尔科夫决策过程(FO-POMDP),用一阶逻辑的情景演算结构表达POMDP。对FO-POMDP模型中状态的抽象层次进行刻画,提出状态粒度、信念状态粒度的概念。采用粒度归结方法,将信念状态的粒度归结到某一确定粒度下,运用确定粒度下的信念点距离度量方法,将基于点的价值迭代(PBVI)扩展到逻辑抽象层面提出一阶PBVI(FO-PBVI)。实验结果证明,该算法的求解速度较快,求解质量较好。

基于点的三维图形数据的压缩算法

发现了QSplat模型文件中的冗余数据-todolistlen,对这部分数据进行预测处理,使用一阶上下文自适应算术编码对预测后的数据进行压缩编码,取得了较传统算法高的压缩率。可以作为QSplat系统的一个补充,用于对其模型数据进行压缩处理。

应用于CAD/CAM的基于点的几何模型

常规几何模型通常难以胜任一些复杂曲面产品的计算机辅助设计／计算机辅助制造问题,为此,提出了应用于计算机辅助设计／计算机辅助制造的基于点的几何模型概念,给出了基于点的几何模型的定义及其计算机辅助设计／计算机辅助制造应用流程,研究了基于点的几何模型的几何特性、计算机辅助设计方法、计算机辅助制造方法及其计算机辅助设计／计算机辅助制造系统开发方法。在鞋楦计算机辅助设计／计算机辅助制造中的应用表明,基于点的几何模型有常规几何模型所没有的特性,能够实现某些特殊产品的计算机辅助设计／计算机辅助制造。

基于点的造型中如何计算采样点的法向量

随着三维扫描技术的迅速发展,以及大量采样点数达百万数量级的高精度模型的产生,使得基于点的绘制技术逐渐成为热点。文章介绍了一种在基于点的造型中不必经过三角化,由采样点直接计算法向量的方法。该方法首先找到当前点周围的临近采样点;然后,根据最小二乘法由这些临近点近似计算当前点所在位置的切平面;最后,将切平面的法向量作为当前采样点的近似法向量。试验表明,该方法可以快速有效地计算采样点的法向量。

基于点模型的Blending绘制和消隐方法

采用点八叉树数据结构并设计颜色融合数组,解决了大型点云数据在绘制速度和质量方面的难点.点八叉树数据结构可在耗时大的绘制过程执行前预先进行不可见点的剔除,便于根据视点远近选择不同的细节层次和绘制策略,以便控制绘制的复杂度与速度.由插值误差δ控制的颜色融合数组在提高绘制质量的同时还实现了消隐.

基于点的图形绘制技术综述

点是最简单、最基本的几何定义实体。点采样几何作为一种新的曲面表示方式,无需存储维护全局一致的拓扑信息,能对复杂的3D模型进行高效的绘制和灵活的几何处理,受到了广泛的关注。论文介绍了基于点绘制技术的原理、工作流程,分析和比较了几种有代表性的点绘制方法,对点绘制的关键技术进行了综述,并对今后研究和发展的方向进行了展望。

基于点的POMDP算法的预处理方法

基于点的算法是部分可观察马尔可夫决策过程(partially observable Markov decision processes,简称POMDP)的一类近似算法.它们只在一个信念点集上进行Backup操作,避免了线性规划并使用了更少的中间变量,从而将计算瓶颈由选择向量转向了生成向量.但这类算法在生成向量时含有大量重复和无意义计算,针对于此,提出了基于点的POMDP算法的预处理方法(preprocessing method for point-based algorithms,简称PPBA).该方法对每个样本信念点作预处理,并且在生成α-向量之前首先计算出该选取哪个动作和哪些α-向量,从而消除了重复计算.PPBA还提出了基向量的概念,利用问题的稀疏性避免了无意义计算.通过在Perseus上的实验,表明PPBA很大地提高了算法的执行速度.

基于点的全局光照绘制方法综述

全局光照的计算是真实感绘制的重要部分,基于点的全局光照算法(PBGI)是一种高效的全局光照计算方法,虽然该方法绘制质量有偏,但以其快速高效、无噪声而被广泛地应用于影视动漫行业.文中总结了PBGI相关工作,并将其分为更复杂的绘制效果、基于点的绘制优化、基于众核的加速优化和PBGI存储优化4类方法进行对比分析;进一步地,从绘制速度、绘制质量、算法并行度、绘制场景规模和算法实验难度5个方面对上述4类PBGI方法进行对比分析;最后指出该方法目前面临的问题和挑战,为后期的研究提供思路.

交互式基于点的外科手术软组织变形仿真

近年来,手术仿真领域中交互式生物力学仿真技术取得了显著的进步,但仍存在一些问题亟需解决。例如,大形变情况下的软组织形变模型,碰撞检测以及体积守恒等。因此提出了一种简单有效的计算框架来解决这些问题。为了更好地在计算机上重现人体器官的力学性质,采用基于点的方法来模拟大变形下的弹性固体,并且通过引入基于位置的方法模拟手术场景中复杂交互,摩擦过程和体积守恒,较大程度的提高了虚拟手术场景中复杂交互的实时性及稳定性。该方法经过多种基准问题的验证,实验结果表明该计算框架在视觉效果以及稳定性方面的有效性。此外,该变形计算模型可较好的扩展应用于交互式穿刺和剪切仿真中。

一种基于点表面的尖锐特征绘制方法

针对抛雪球算法不能很好地处理尖锐特征这一问题,对已有的点边混合模型进行了改进,提出了一种通过射线法判断点与裁剪区域关系的裁剪算法,并给出了基于该算法的绘制策略.该算法能够处理多种复杂裁剪情况,包括复杂多边形及非闭合区域,减少了表面边界对表面点采样率的约束,有效避免了原有绘制方法中复杂的增加采样率的预处理过程,简化了整个绘制流程.通过对比不同模型的绘制速度,得出裁剪算法对绘制速度的影响主要取决于每个像素点的裁剪边数.