面向三维流管可视化的各向异性屏幕空间环境光遮蔽算法

屏幕空间环境光遮蔽(AO)算法是一种流行的全局光照技术,此类技术可用于辅助复杂3D流管场景的可视化,以便于更好地理解场景分布特点。对此提出一种屏幕空间各向异性AO方法来实现复杂三维流管场景可视化。其基本思想是利用三维流管的特性设计两个各向异性滤波器,来指导计算流管场景AO时的屏幕空间采样和空间复用步骤。具体而言,这种策略通过各向异性地生成垂直于流管方向的采样点计算AO。该策略可以减少算法在获取满意渲染结果时所需的样本数量。同时为了进一步提高算法性能,提出对邻近像素的AO计算结果进行沿流管方向各向异性空间复用。实验结果表明,该算法在渲染质量和性能上均优于现有的屏幕空间AO算法方案。

不同实验生态环境对海刺猬遮蔽行为的影响

研究了较长时间生活在3种不同实验遮蔽条件下海刺猬(Glyptocidaris crenularis)的遮蔽行为特点。结果表明:不同生活环境下海刺猬都保持着遮蔽行为。生活在以贝壳作为遮蔽材料环境下(遮蔽组)和以砖块作为掩蔽材料环境下(掩蔽组)的海刺猬初次遮蔽耗时要显著短于生活在无遮蔽(或掩蔽)材料环境下(空白组)的海刺猬(N=3,P<0.05)。3组海刺猬用于遮蔽的贝壳总数和有遮蔽行为的海刺猬总数都呈现先增加后趋于平稳的趋势。掩蔽组有遮蔽行为的海刺猬总数要显著多于遮蔽组和空白组(P<0.05),后两者差异不显著。3组海刺猬用于遮蔽的贝壳总数差异不显著(P>0.05)。海刺猬遮蔽时对两种贝壳(菲律宾蛤仔和贻贝)存在显著的选择差异(P<0.05)。生活环境中一段时间内遮蔽物的缺失并不会使其失去这种行为,但是会在一定程度上影响该行为的强度。因此,光照很可能是海刺猬遮蔽行为的一个进化压力,该行为也许只是作为一种避光策略。海刺猬对遮蔽材料具有显著的选择性,这可能与遮蔽材料自身特征和海刺猬的生理状态相关。

自适应的多层屏幕空间环境光遮蔽

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.

单帧图像下的环境光遮蔽估计

环境光遮蔽(ambient occlusion)被广泛用于近似计算低频全局光照、消除间接光照和阴影等计算机图形学和视觉应用中.已有算法直接通过场景的3维几何,或不同光照下的多幅图像计算每个点的环境光遮蔽,存在着对光照和输入图像数量要求高等问题.针对以上不足,提出了一种基于单张图像的环境光遮蔽估计算法.算法利用一个在大量仿真图像数据集上训练的卷积神经网络,直接从自然光照条件下场景的单张图像中恢复每个点的环境光遮蔽.提出并比较了3种不同的神经网络结构设计,实验分析验证了端到端的设计方案可以获得最佳的结果.和已有的环境光遮蔽算法方法比较,所提出的方法不仅计算速度快,而且在数值和视觉上具有更好的结果.

基于卷积神经网络的实时环境光遮蔽计算

已有的基于屏幕空间的环境光遮蔽计算方法虽然保证了计算的实时性,但是存在估计失真以及细节丢失等难以解决的问题。针对该问题,提出了一种结合低频光线追踪采样以及蒙特卡罗去噪的算法框架对环境光遮蔽进行实时计算。为了解决传统蒙特卡罗去噪算法无法实时处理的问题,提出了一种基于卷积神经网络的蒙特卡罗去噪算法,并针对问题对网络结构进行了改进和优化。实验证明基于卷积神经网络的方法能够对环境光遮蔽的去噪问题进行准确的处理,同时对卷积网络的改进在保持精度的基础上显著地提高了计算效率。对比实验显示了该算法在保持与高频采样光线追踪算法相近效果的前提下可达到与基于屏幕空间环境光遮蔽计算方法相近的每秒数百帧的计算效率。

一种改进的屏幕空间环境光遮蔽(SSAO)算法

在计算机图形学中全局光照的效果直接影响画面的真实性,使用传统的光线跟踪技术计算复杂,难以实时。所以在游戏等实时应用中一般选用环境光遮蔽(AO)技术模拟全局光照效果。屏幕空间环境光遮蔽(SSAO)是实际应用较多的一种AO算法,该算法可以在实时运行的条件下较为逼真的模拟全局光照的渲染效果。针对目前SSAO算法在采样点选择、纹理采样和平滑滤波3个方面的缺陷,提出相应的改进方法,改善原有算法的性能和渲染效果,使其更适用于三维游戏中的实时游戏场景渲染。

动态低采样环境光遮蔽的实时光线追踪分子渲染

分子可视化工作中高质量的分子渲染效果对研究人员观察生物分子结构尤为重要。主流分子可视化工具中常用的光栅化方法渲染效果不佳,不利于研究人员观察分子结构。先进的光线追踪渲染技术可以实现高质量的渲染效果,但目前工具中支持光线追踪的分子渲染方法存在使用平台限制、实时性能不足以及渲染质量不佳的问题。文中提出一种动态低采样环境光遮蔽的实时光线追踪分子渲染方法,其中提出了光线追踪中简易的重投影方法,用于实现动态低采样环境光遮蔽的时间性降噪;以及提出了阴影光线包装策略,改进了光线遍历场景时的计算并行度。实验结果表明,所提方法在个人电脑上可达到实时交互渲染性能,并且在"天河二号"平台上与先进的VMD-OSPRay方法相比,该方法获得了1.40~1.64倍的性能加速,同时改善了动态图像严重的噪点问题。

OpenGL使用可编程管线实现屏幕空间环境光遮蔽

OpenGL计算机图形编程接口实现了计算机对3D图形的渲染功能,然而旧版本的OpenGL（兼容版compatibility pro-file）是采用固定管线的渲染模式对图形进行渲染,固定管线中的渲染程序是固定的,OpenGL用户无法更改这类渲染程序,这使得旧版本OpenGL的使用者实现的功能受到了很大的限制。新版本的OpenGL（核心板core profile）则采用了可编程管线模式对图形进行渲染,可编程管线相对于传统固定管线的优势在于图形该如何和渲染可以由OpenGL用户来实现,从而使OpenGL的灵活性得到扩展。将通过可编程管线来实现传统固定管线难以实现的环境光遮蔽效果。

基于RTX的实时环境光遮蔽技术

环境光遮蔽(AO)是实时渲染领域的常用技术,它能够使渲染出的场景更具层次感,明暗对比更强。近些年,出于性能方面的考虑,实时渲染领域常用的AO算法往往是以丢失屏幕空间之外的场景信息为代价通过采样2D的G-Buf⁃fer来进行计算,或是以丢失场景细节为代价通过Ray March较低分辨率的体素数据来进行计算,因此这些AO算法结的结果与Ground Truth AO仍有较大差距。提出一种基于RTX光线追踪技术的AO算法,该算法在保证效率的同时,能够得到更加接近Ground Truth AO的结果。

多径利用雷达目标探测技术综述与展望

多径利用雷达(MER)目标探测技术主要基于电磁波在介质表面的反射、衍射等非直视(NLOS)多路径传播特性,实现对城市街角、车辆遮挡等“视觉”盲区内隐蔽目标的有效探测,其能够为城市作战、智能驾驶等多种应用提供服务,具有重要的现实意义和研究价值。为获知该领域的发展脉络,并预测未来可能的发展趋势,该文对21世纪初以来该领域国内外公开文献进行了归纳总结。相关文献的梳理结果表明,根据探测平台类型的不同,多径利用雷达目标探测技术目前主要包括两类:基于空中平台的多径探测技术和基于地面平台的多径探测技术。这两类技术均已取得一定具有实际意义的研究成果。针对空中平台,该文围绕可行性验证、影响因素分析、建筑环境感知和非视距目标探测4个方面展开梳理;针对地面平台,该文则从目标检测与识别、目标二维定位、目标三维信息获取及新型探测方法4个方面展开论述。最后,对多径利用雷达目标探测技术进行总结和展望,指出该技术在目前实际应用中所面临的潜在问题和挑战。这些结果表明,多径利用雷达目标探测技术正朝着多样化、智能化的方向发展。

三维声呐在水下沉船姿态探测中的应用

研究采用多波束测深声呐与三维扫描声呐相结合,获取水下沉船姿态数据及附近海底地形点云数据的方法。通过实例阐述数据采集、数据处理过程的关键因素,并采用环境光遮蔽算法对点云数据进行了可视化渲染。结果表明,该种方式点云数据完整、沉船细节清晰,可为沉船清理作业中的风险评估和决策制定提供关键的技术支持。

面向大尺度战场的地貌晕渲增强方法

地貌晕渲是大尺度战场仿真中的重要一环,针对现有的地貌晕渲技术在细节处纹理特征不明显的问题,提出了一种结合高程曲率和环境光遮蔽的大尺度战场地貌晕渲增强方法.第1步,通过分析数字高程数据的曲率属性生成地形曲率图,曲率图与卫星影像叠加可以突出显示地貌特征线.第2步,提出一种基于深度可分离卷积的环境光遮蔽计算方法,能够增强战场地形在沟壑处的视觉表现.最后将曲率图、环境光遮蔽与卫星影像三者融合生成实时地貌晕渲效果.实验表明,本文方法可以在较低级别的全球卫星影像上呈现更好的视觉效果,使得观察者在把握三维地形整体走势的同时,能进一步分析地貌细节处的纹理特征.

抗光幕抗光性能测试方法的研究

本文对抗光幕的分类、用途以及关键技术指标进行了介绍,对抗光幕的环境光遮蔽率性能参数进行了测试和分析,完善了抗光幕的抗光性能评价方法。新的测试方法可以更加准确的体现抗光幕的整体抗光性能,能够更好的帮助使用者了解产品和选择合适的产品。

基于全景图像的阴影算法研究与实现

基于图像光照技术(IBL)是目前增强现实常见的光照渲染方式,利用IBL的已知条件之一——全景图设计出一种模型阴影生成算法,使其可与IBL技术无缝衔接。首先,使用HDR全景图模拟真实场景中的光照分布;其次,识别三维模型顶点对周围环境光照的可见性区域,同时使用黎曼积分将可见区域光照影响数据化,生成阴影贴图;最后,利用屏幕空间环境光遮蔽技术(SSAO),模拟物体褶皱处的间接光照。实验表明,所提出的阴影生成算法能够得到逼真的阴影效果,同时可以完美嵌入到IBL技术中。