基于OpenGL的三维可视化以及交互裁剪应用

通过对于医学图像可视化方法的研究,实现基于GLSL的带有交互裁剪等多种功能的三维纹理体绘制应用。该应用能使医生更加方便地观察医学图像数据内部结构,同时将多平面显示结果与体绘制结果合并显示以方便医生在观测到具体位置时获得更好的细节信息。实验结果表明:所实现应用可以对常见医学图像序列进行三维可视化并可以交互显示内部细节,交互性能好,切割速度快,效果逼真。

基于Qt和GLSL的双线偏振雷达高分辨率资料快速显示

伴随全国部分省市业务用多普勒天气雷达升级双线偏振雷达工作的逐步推进,预报员能够获取更多变量和更高分辨率的数据进行天气预警和天气形势综合研判。与此同时,传统的基于GDI+的雷达资料显示方式已难以应对,高分辨资料的快速显示问题已成为亟待解决的问题。有鉴于此,本文以上海市气象局布设的美国进口WSR-88D双偏振雷达为例,利用Qt图形界面库设计交互窗体界面,利用OpenGL着色器语言(GLSL)将色彩映射、图像平移缩放等核心功能融入片段着色器中提升显示效率和精度。经实际业务检验发现,本设计方案能够在提供友好人机交互体验的同时,兼顾复杂图像的高效和精确渲染,进而能够为精准化天气预报预警工作提供一定技术支持。

基于GLSL的真实感光照算法研究与实现

基于经典Phone光照模型,改进距离衰减算法,并采用新的聚光灯模型内外圆锥算法以提高真实感光照效果。考虑到实时性要求,使用高层着色语言GLSL的顶点着色器编程实现三种光源(平行光、点光源和聚光灯)的光照效果。实验结果证明了以上算法的有效性。

用GPU加速求解线性方程组的高斯消元法

提出了应用图形处理器(GPU)加速求解线性方程组的高斯消元法,用二维四通道纹理表示系数矩阵与常数向量构成的矩阵,在该矩阵内完成归一化、消元等操作。提出了新的纹理缩减算法,该算法不要求纹理的边长是2的幂,把该纹理算法应用于高斯消元法的列主元搜索和确定主元行号。根据这些算法,使用OpenGL着色语言编程,用图形处理器实现加速求解线性方程组的高斯消元法,运算时间与基于CPU的算法比较,随着方程组未知量数量增多,基于GPU的算法具有较快的运算速度,证实图形处理器能加速线性方程组的求解。

共轭梯度法的GPU实现

提出基于图形处理单元(GPU)实现矩阵与向量相乘的新算法,只需渲染四边形一次即可实现矩阵与向量乘法。并给出实现向量元素求和的新算法,与缩减算法不同,该算法不要求向量大小为2的幂。基于这2种算法使用OpenGL着色语言(GLSL)编程,用GPU实现求解线性方程组的共轭梯度法。与Krüger算法相比,该方法所用计算时间更少。

GPU上的非侵入式风格化渲染

提出一种基于硬件加速的算法,在实时图形应用中非侵入式地获得各种风格化渲染特效.通过实时地截获OpenGLAPI函数调用,修改了常规的渲染流程.该算法完全采用硬件加速的方法,在图形处理器中对颜色缓冲区和深度缓冲区进行后处理;同时采用OpenGL绘制语言作为高级绘制语言,从而可以和其他硬件加速算法(如置换式贴图、矩阵调色盘变形等)完全兼容.实验结果表明:文中算法适用于交互式非真实感渲染的应用,可以作为一种风格化渲染的强有力的工具.

基于GPGPU的LBM障碍绕流的实时模拟

基于显卡的通用计算(GPGPU)是近年来并行计算和快速绘制的热点.格子Boltzmann方法(LBM)作为流体动力学的新方法,其并行性好,常常用于基于物理的流体模拟,且具有适用于复杂边界障碍的特性,但计算较为复杂.利用GPGPU技术来加速LBM的流体计算模型,构建了基于图形处理器(GPU)的流体计算框架,实现了格子Boltzmann计算的D2Q9和D3Q15模型,并用于实时的障碍绕流模拟.

基于OpenSceneGraph的隧道照明设计平台实现

针对隧道机电工程中的照明设计,使用虚拟现实技术和计算机三维可视化技术,进行三维环境下照明设计平台的开发,实现基于OpenSceneGraph的隧道照明设计平台系统。该系统可完成三维环境下的隧道照明工程设计,实现隧道灯具的实时布设与观察,并可根据布设情况进行照明仿真,且可模拟灯具布设后的隧道照明环境。

基于GPGPU的实体表面实时提取

为实时提取三维实体表面,提出一种基于GPGPU并行计算的实体表面实时提取方法。在分析深度剥离算法原理和GPU图形绘制管线的基础上,给出在GPU上利用深度剥离算法实现实时提取三维实体表面的算法;通过OpenGL的高级着色语言GLSL控制GPU的图形绘制管线实现了该算法,给出其伪代码。以龙、叶轮和刀具扫描体的模型为应用实例验证了该算法效果良好,特别是对于刀具扫描体表面的提取,可满足实时性要求。

在GPU上实现基于高斯映射的通用刀具扫描体建模

以针对数控加工仿真的需要,以高斯映射理论为基础、GPU为主要硬件平台,提出一种基于并行计算的快速通用刀具空间扫描体建模方法.首先结合通用刀具的数学模型,利用高斯映射理论分析刀具平动时的扫描体建模原理;然后分析刀具做任意空间运动时的刀具表面点法向量和对应的接触映射,推导求解扫描体包络边界的表达式;再根据GPU上的通用计算方法和GPU图形绘制管线设计基于GPU实现刀具空间扫描体建模的算法流程,并利用C++、Open GL和Open GL着色语言GLSL实现了该方法.通过刀具扫描体建模实例,验证了文中方法的正确性与实时性.