基于多重纹理和动态纹理技术的实时水面模拟

实时水面的模拟是近年来三维游戏以及虚拟现实领域积极探索的问题,真实感强的水面可以大大提高游戏以及仿真系统的沉浸感。文章基于OpenGL函数库,利用多重纹理、动态纹理技术实现了对实时水面效果的模拟,其中包括水面流动效果和水面Caustics效果。

多重纹理与凹凸映射技术的设计与实现

多重纹理(Multitexture)同时拥有多种纹理的特性,凹凸纹理映射(BumpMapping)可以表现物体表面凹凸细节,它们都可使计算机图像更加真实和生动,提出了一种基于OpenGL和Cg的实现多重纹理和凹凸映射的方法,并取得了良好的效果。

GPU多重纹理加速三维CT图像重建

三维锥束CT图像重建运算量大,纯软件(仅使用CPU)计算时间较长。为了充分利用计算机图形处理器(Graphic Process Unit,GPU)的并行处理能力以及提高数据传输效率,研究了一种结合使用GPU多重纹理(multitexture)加速三维锥束CT的FDK图像重建过程的方法。该方法采用多重纹理映射来提高反投影速度、减少中间数据存储量、减少浮点累加次数,使用顶点颜色通道来实现距离加权运算,采用扩展方法来增加并行反投影的纹理单元,从而提高重建速度。计算机实验结果表明,使用普通PC机重建尺寸为2563的图像,在保证数据精度为16bit浮点数的要求下,GPU反投影计算可以在10s以内完成。与仅使用CPU的重建方法相比,GPU重建图像加速方法达到了较高的时间加速比。

一种基于多重纹理映射的倾斜摄影模型单体化技术

倾斜摄影三维建模作为一个新兴技术在GIS(Geographic Information System)领域拥有广泛的应用前景,它可以快速、高效获取丰富的数据信息,真实地反映地面情况,满足人们对三维信息的需求。倾斜摄影模型由于其生成技术机制为一体化模型,即"一张皮",无法与空间实体进行关联,即没有实现对象化单体化。本文针对倾斜摄影模型单体化存在的问题,提出了一种叠加矢量信息,通过多重纹理映射的方式实现倾斜摄影模型单体表现的方法,并可以支持属性信息查询功能。本文以Geo Globe三维平台为实验基础,验证了该方法的可行性,表现效果良好,并为后续的研究工作开展提出展望。

多重纹理图像局部边缘模糊特征清晰化识别方法

为了提高多重纹理图像的识别能力,提出基于边缘模糊特征提取的多重纹理图像清晰化识别方法。构建基于均匀量化特征提取的多重纹理图像三维成像模型,进行多重纹理局部边缘模糊图像的降噪预处理,在此基础上,采用模糊特征检索方法进行多重纹理图像的像素特征重构和二值化分离,提取多重纹理图像局部边缘模糊特征,根据特征提取结果实现多重纹理图像局部边缘模糊特征清晰化识别。仿真结果表明,采用该方法进行多重纹理图像局部边缘模糊特征识别的清晰化水平较高,误差较小。

云平台网络多重纹理图像匹配融合方法研究

传统的图像匹配融合方法在匹配多重纹理图像时,很容易出现误差匹配,融合后的图像清晰度不高,轮廓不鲜明,针对上述问题,在云平台网络上研究了一种新的多重纹理图像匹配融合方法。首先,计算多重纹理图像的匹配代价,分析图像像素的相似度和特异性,构建动态规划路径,在不同网络结构下匹配多重纹理图像;然后,建立树状图对图像进行融合;最后,利用视察矫正方法将匹配融合得到的误差点消除。为验证该方法的工作效果,与传统匹配融合方法进行实验对比,结果表明,给出的方法能够清晰地得到像素点云,使融合后的图像轮廓鲜明,画质清晰,适用于图像重构。

一种利用SSE2多重纹理混合的大范围虚拟地形可视化技术

大规模三维地形的真实感可视化对于表现战场自然环境具有重要意义,OpenGL、D3D等主流三维图形引擎需要将多层纹理数据发送到GPU端进行多重纹理融合操作。对于瘦客户机,在显卡位宽和显存有限的资源下,大量的多重纹理融合操作常会导致GPU和带宽负载过大,出现绘制画面不流畅、渲染效率低等问题。为此,提出了一种基于SSE2的多重纹理混合技术,通过在CPU端进行混合纹理混合操作,降低GPU负载,减少数据传送时间。实验证明,该方法在保证CPU计算效率的前提下,有效地降低了大范围虚拟战场环境可视化过程中GPU和带宽负载,显著提升了瘦客户机中大范围虚拟战场数据的渲染效率。

基于GLSL的多重视频纹理映射与融合

为将实时视频与三维场景进行融合来构建大范围增强虚拟环境(augmented virtual environment,AVE),消除融合后出现的反向投影、纹理拉伸、拼缝等现象,实现基于OpenGL着色语言(OpenGL shading language,GLSL)的反向投影剔除算法和深度测试算法,提出基于GLSL的多重视频纹理的横向加权融合算法和对角加权融合算法。实验结果表明,所提算法能够在显存为1GB的计算机上使包含200万三角面和6路实时视频的三维场景的运行帧率保持在40fps以上,高效地实现了实时视频与三维场景的融合。

3D的多重纹理与凹凸纹理映射

我们现在所接触的所有3D游戏和图象,均是以三角形为基本单位的构建的。所以,3D加速卡中最重要的特性之一就是多边形生成率。只有每秒能生成更多的三角形,才能满足更高的填充速度。

基于二维纹理映射的镜面反射加速绘制

针对物体表面镜面反射现象的绘制,提出了一种新的基于二维纹理映射技术的加速算法。将具有镜面反射表达式的Phong模型分解成多个简单的数学函数,预先离散采样计算后作为纹理对象传给显卡。使用OpenGL多重纹理技术,将每个纹理对象放入相应的纹理单元,分别设置其组合函数,将多个纹理的运算组合起来。将三角片顶点坐标及多组纹理坐标传入,从而实现了物体镜面反射现象的实时绘制。实验结果表明,该算法大大提高了绘制的性能。

一种海底地形与底质的三维融合可视化方法

海底地形与底质是海洋环境可视化的基本内容。目前基于二维平面的海底地形与底质的可视化结果缺乏真实感,而已有的三维海底环境可视化不能有效反映各种底质的分布情况。为了能够更加真实自然地综合表现海底地形与底质,提出一种海底地形与底质的三维融合可视化方法。该方法首先根据测量数据对海底底质进行区域划分,然后利用等距线方法生成不同区域间的纹理过渡带,采用多重纹理实现不同底质纹理之间的平滑过渡,接着对生成的纹理图像进行瓦片金字塔建模,最后将底质纹理与基于海底水深数据的三维海底地形模型融合绘制。实验结果表明,该方法得到的海底地形与底质的三维可视化效果更加真实自然,可较真实反映不同海底底质的分布情况。

面向船舶操纵模拟器的内河水流三维建模与仿真

为提高船舶操纵模拟器内河水流仿真的真实感,需要结合水流的物理特性对内河河流流体进行建模.在河流流场数值模拟上,构建三维水动力方程,采用忽略二阶水平对流项的标准模型对方程进行闭合,通过有限差分法进行数值离散;在GPU中进行流场渲染,结合计算出的河流水位及速度场信息,基于OpenGL的GLSL多重纹理映射技术对河流流体进行建模.通过仿真实验,证明该方法建立的数值流场与实际水域符合度较高,渲染效果较为真实,能体现出实际的河流流动特性,可用作模拟器内河河流仿真.

由CT图像和彩色数码照片合成真实感人脸

为了预测整复外科手术后的效果,我们提出了一种从3张彩色数码照片和由CT图像重建得到的3D人脸模型合成高清晰度真实感人脸的方法。通过手工选取的2D和3D特征点之间的对应关系,采用了遗传算法估计了从3D人脸到2D照片的投射参数,从而实现了3D人脸到2D照片的配准。采用多重纹理映射的方法对纹理进行融合,在消除人脸侧面拼接裂缝的同时获得了高清晰的人脸纹理。

一种三维地理环境中的灾场影像快速更新方法

提出一种在三维地理环境中,以普通相机拍摄的数码相片为数据源,对灾害现场的地表影像进行快速更新的方法。该方法首先通过记录相机拍摄时的位置和姿态参数计算出影像覆盖的区域;然后通过纹理坐标转换计算出覆盖区的纹理坐标;最后通过多重纹理混合技术在避免重复绘制的情况下,实现对地表影像的快速更新。该方法可弥补以遥感或航拍影像为数据源的传统方法在数据获取、处理以及传输等方面的缺点,并能缩短整个影像更新流程的周期,满足了灾害救援在时效上的要求。

一种三维灾场环境地表影像快速更新的方法

针对三维灾场环境地表影像动态更新的需求,提出了一种基于实拍照片的地表影像快速更新方法。首先利用相机的内部参数和拍照时记录的方位和朝向等参数,在三维空间中构建一个虚拟的相机视锥体模拟相机拍照时的姿态,与地面求交得到相机的取景范围;然后利用多重纹理混合法将照片叠加于地形表面,从而实现灾区影像的快速更新。实验表明,该方法实现的地表影像更新匹配效果较好,高清照片不仅提供了更多精细的地表信息,还克服了遥感影像所存在的数据获取难、周期长、传输量大等缺陷,简化了影像更新的工作流程,提高了时效性,能够满足实际应用的需要。

HEVC帧内CU划分快速算法研究

为了降低帧内编码单元(CU)四叉树划分的计算复杂度,本文提出了一种基于多重纹理的帧内CU划分快速算法。通过提取CU的内容复杂度、方向复杂度以及子CU的内容复杂度差异和方向复杂度差异作为纹理特征,设计了基于双SVM的CU划分决策模型,实现了对复杂纹理CU的提前划分和简单纹理CU的提前终止划分。实验结果表明,该快速算法与x265-1.7相比,码率增加0.47%,亮度峰值信噪比降低0.012 d B,编码时间减少36.87%,有效提高了帧内预测效率。

基于Cg的Shader技术在视景系统开发中的应用研究

基于Cg的Shader技术是当今计算机图形领域中的前沿,结合显卡的硬件渲染技术,对视景系统中的水面流体特效如光照、HDR、凹凸纹理贴图等进行顶点与象素的编程,用极少的系统消耗实现了高性能的视觉仿真效果。和传统的mipmaping算法相比,采用基于Cg的Shader多重分辨纹理的技术可以大大减少多重细节变化所需的纹理数量,实现平滑的纹理细节级别变化。虚拟驾驶模拟器作为相关技术的解决方案和应用实例进行了介绍。

基于DirectX的三维真实感水波特效的研究

该文利用DirectX技术,对三维真实感水波特效模拟进行了详细地描述,实现了一种较为精确计算水波折射偏移的方法,最后在水波的渲染阶段结合了立方体环境映射贴图及多重纹理技术,得到了更加逼真的三维真实感水波模拟效果。实验表明该方法很适于三维游戏及其他仿真领域。

三维游戏中动态水面的模拟

三维实时水面的模拟是近年来三维游戏以及虚拟现实领域积极探索的问题,真实感强的水面可以大大提高游戏以及仿真系统的沉浸感。本文基于OpenGL函数库,利用多重纹理、动态纹理技术实现了对实时水面效果的模拟,其中包括水面流动效果和水面Caustics效果。为减轻系统的绘制压力,水面仅由两个三角单元构建,这将大大提高游戏和仿真系统的帧速率。