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高清几何缓存多尺度特征融合的渲染超分方法

软件学报 2024年第6期35卷 3052-3068页

作者：张浩南过洁覃浩宇傅锡豪郭延文计算机软件新技术国家重点实验室(南京大学) 江苏南京210023

人们对图像显示设备高分辨率和逼真视觉感知的需求随着现代信息技术的发展日益增长,这对计算机软硬件提出了更高要求,也为渲染技术在性能与工作负载上带来更多挑战.利用深度神经网络等机器学习技术对渲染图像进行质量改进和性能提升成... 详细信息

人们对图像显示设备高分辨率和逼真视觉感知的需求随着现代信息技术的发展日益增长,这对计算机软硬件提出了更高要求,也为渲染技术在性能与工作负载上带来更多挑战.利用深度神经网络等机器学习技术对渲染图像进行质量改进和性能提升成为了计算机图形学热门的研究方向,其中通过网络推理将低分辨率图像进行上采样获得更加清晰的高分辨率图像是提升图像生成性能并保证高清细节的一个重要途径.而渲染引擎在渲染流程中产生的几何缓存(geometry buffer,G-buffer)包含较多的语义信息,能够帮助网络有效地学习场景信息与特征,从而提升上采样结果的质量.设计一个基于深度神经网络的低分辨率渲染内容的超分方法.除了当前帧的颜色图像,其使用高分辨率的几何缓存来辅助计算并重建超分后的内容细节.所提方法引入一种新的策略来融合高清缓存与低清图像的特征信息,在特定的融合模块中对不同种特征信息进行多尺度融合.实验验证所提出的融合策略和模块的有效性,并且,在和其他图像超分辨率方法的对比中,所提方法体现出明显的优势,尤其是在高清细节保持方面.

关键词：神经网络渲染图像超分几何缓存特征融合

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非经典参与介质的渲染方法研究综述

软件学报 2023年第4期34卷 1944-1961页

作者：过洁潘金贵郭延文计算机软件新技术国家重点实验室(南京大学) 江苏南京210023

参与介质在自然界中广泛存在,也是包括影视特效、电子游戏、仿真系统等大多数图形应用中的主要场景元素之一,对其外观的模拟和再现,可以极大地提升场景的真实感和沉浸感.但是由于参与介质本身结构以及光线在参与介质中的传播过程都非常... 详细信息

参与介质在自然界中广泛存在,也是包括影视特效、电子游戏、仿真系统等大多数图形应用中的主要场景元素之一,对其外观的模拟和再现,可以极大地提升场景的真实感和沉浸感.但是由于参与介质本身结构以及光线在参与介质中的传播过程都非常复杂,所以迄今为止,对参与介质渲染的研究都一直是图形领域的热点和难点.为了处理的方便和计算的高效,传统的参与介质渲染方法都基于两点假设:独立散射假设和局部连续假设.这两点假设也是经典的辐射传输方程成立的关键.但实际上,自然界中的很多参与介质都不满足这两点假设,因此导致现有的参与介质渲染方法生成的图片效果和真实世界的效果存在一定的差异.近年来,研究者们提出了各种非经典参与介质渲染方法,试图打破上述的两点假设,用更符合物理客观规律的方式来处理参与介质,从而进一步提升参与介质渲染的物理真实感.从相干介质渲染技术和离散介质渲染技术两方面展开对现有的面向非经典参与介质的渲染方法进行分析和讨论,重点阐述经典和非经典参与介质渲染方法的区别,以及现有非经典参与介质渲染方法的原理、优势和不足.最后,展望一些开放性问题并进行总结.本综述希望能启发相关领域的研究人员进一步攻克非经典参与介质渲染技术中的关键问题和技术难点,也为工业界改进现有渲染器以提高参与介质渲染的真实感提供参考.

关键词：参与介质散射相干介质离散介质图形渲染计算机图形学

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基于阴影图的阴影生成算法研究现状

计算机辅助设计与图形学学报 2010年第4期22卷 579-591页

作者：过洁徐晓旸潘金贵南京大学计算机软件新技术国家重点实验室南京210093

阴影效果在计算机图形的真实感显示中非常重要,而阴影图算法又是阴影算法的主流.文中对阴影图算法展开了系统的研究,特别是对该领域近几年的发展进行综述,从阴影图数量、参数化和内容三个方面总结归纳了各类阴影图算法的基本思想、特点... 详细信息

阴影效果在计算机图形的真实感显示中非常重要,而阴影图算法又是阴影算法的主流.文中对阴影图算法展开了系统的研究,特别是对该领域近几年的发展进行综述,从阴影图数量、参数化和内容三个方面总结归纳了各类阴影图算法的基本思想、特点及其应用环境.综合考虑以上三个方面后对特定的场景选择合适的阴影图算法,除了选择场景外,还包括光源类型、内存消耗、实时性要求、硬件支持及特殊阴影要求等.最后结合当前的技术发展和应用需求展望了阴影图领域未来的研究方向.

关键词：阴影图反走样三维图形学真实感绘制 GPU

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复杂面光源下实时绘制研究

系统仿真学报 2012年第1期24卷 6-11页

作者：过洁潘金贵南京大学计算机软件新技术国家重点实验室南京210093

对目前流行的面光源实时绘制算法进行综述。首先对面光源从相对距离、形状、光强分布和动态性四个方面进行分类,分析各类面光源的特点和处理方式。然后主要介绍三类面光源处理方法:解析方法、基于空间采样方法和预计算辐射传递方法,分... 详细信息

对目前流行的面光源实时绘制算法进行综述。首先对面光源从相对距离、形状、光强分布和动态性四个方面进行分类,分析各类面光源的特点和处理方式。然后主要介绍三类面光源处理方法:解析方法、基于空间采样方法和预计算辐射传递方法,分析各类算法的主要思想、所针对的场景以及优缺点。最后阐述该领域的未来研究方向。

关键词：实时绘制面光源采样预计算辐射传递

Improving Open Set Domain Adaptation Using Image-to-Image Translation and Instance-Weighted Adversarial Learning

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Journal of Computer Science & Technology 2023年第3期38卷 644-658页

作者：张鸿杰李昂过洁郭延文 State Key Laboratory for Novel Software Technology Nanjing UniversityNanjing 210023China Google DeepMind Mountain ViewCA 94043U.S.A.

We propose to address the open set domain adaptation problem by aligning images at both the pixel space and the feature space.Our approach,called Open Set Translation and Adaptation Network(OSTAN),consists of two main components:translation and adaptation.The translation is a cycle-consistent generative adversarial network,which translates any source image to the“style”of a target domain to eliminate domain discrepancy in the pixel space.The adaptation is an instance-weighted adversarial network,which projects both(labeled)translated source images and(unlabeled)target images into a domain-invariant feature space to learn a prior probability for each target image.The learned probability is applied as a weight to the unknown classifier to facilitate the identification of the unknown class.The proposed OSTAN model significantly outperforms the state-of-the-art open set domain adaptation methods on multiple public datasets.Our experiments also demonstrate that both the image-to-image translation and the instance-weighting framework can further improve the decision boundaries for both known and unknown classes.

关键词： adversarial learning domain adaptation open set translation

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材质重建技术在文物数字化展示中的应用探索

东南文化 2022年第S2期 84-89页

作者：王南南王天文李元琪赖水长任大勇过洁郭延文李丽南京城墙保护管理中心文物保护处南京大学不详

数字化技术有助于文化遗产展示与保护,借助人工智能技术识别并重建文物材质,可以有效提升博物馆数字化展示的“质”感。计算机技术虽已广泛应用在文化遗产数字化的各个领域,但多数研究仅关注文物几何结构的获取,而文物表面材质重建的研... 详细信息

数字化技术有助于文化遗产展示与保护,借助人工智能技术识别并重建文物材质,可以有效提升博物馆数字化展示的“质”感。计算机技术虽已广泛应用在文化遗产数字化的各个领域,但多数研究仅关注文物几何结构的获取,而文物表面材质重建的研究却不多。文物表面的漫反射、镜面反射和几何法向等材质属性对于文物数字化展示是非常重要的。本文提出一种基于深度学习技术的文物表面材质重建方法,利用拍摄的文物表面材质图像,模型可以自动重建识别文物材质的物理属性。并以南京城墙为试验对象,通过城墙本体及附属物的外观照片自动获取材质的纹理贴图,渲染出高度保真的数字化文物展示品,取得了良好的数字化展示效果。证实了本文所提方法在博物馆数字化展示、文物保护等方面有重要用途。

关键词：文化遗产与文物计算机技术数字化展示材质重建

虚拟场景的一种快速优化Kd-Tree构造方法

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电子学报 2011年第8期39卷 1811-1817页

作者：过洁徐晓旸潘金贵南京大学计算机软件新技术国家重点实验室江苏南京210093

Kd-tree因其具有场景自适应划分、低存储消耗和快速遍历等优势成为使用最为广泛的加速结构.本文提出一种快速优化的kd-tree构造方法,该方法通过分析场景的SAH函数,将模拟退火技术使用到最优分割平面搜索过程中加快搜索过程,从而加速kd-t... 详细信息

Kd-tree因其具有场景自适应划分、低存储消耗和快速遍历等优势成为使用最为广泛的加速结构.本文提出一种快速优化的kd-tree构造方法,该方法通过分析场景的SAH函数,将模拟退火技术使用到最优分割平面搜索过程中加快搜索过程,从而加速kd-tree的构造过程.实验表明,通过本文的方法可以在保证构造的kd-tree的质量情况下有效加快构造速度.同时,本文实现了该方法的一个多核并行扩展,利用多核CPU的并行处理能力,进一步加快了kd-tree的构造过程.

关键词：虚拟场景 kd-tree 加速结构模拟退火并行计算

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粗糙表面下的实时透明和半透明效果绘制

系统仿真学报 2013年第9期25卷 2157-2163页

作者：陆添超过洁潘金贵南京大学计算机软件新技术国家重点实验室南京210046

在表面粗糙的透明物体上发生的折射涉及到大量的对散射光线的积分,因此对其进行三维场景中的实时渲染一直都是一件非常具有挑战性的工作。目前存在的一些方法通过使用预卷积的方法来减少积分运算,但是由于该方法引入了预处理的过程,因... 详细信息

在表面粗糙的透明物体上发生的折射涉及到大量的对散射光线的积分,因此对其进行三维场景中的实时渲染一直都是一件非常具有挑战性的工作。目前存在的一些方法通过使用预卷积的方法来减少积分运算,但是由于该方法引入了预处理的过程,因此不能够被应用到动态变化的光照场景中。提出了一种支持动态光照场景下粗糙表面透明效果的实时渲染方法,并引入半透明渲染模型支持了粗糙表面下半透明物体的渲染。

关键词：粗糙表面折射半透明效果实时渲染 SAT

混流式转轮焊接工艺优化与局部压应力化的实现

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焊接学报 2012年第7期33卷 37-40,115页

作者：程广福过洁姬书得方洪渊哈尔滨大电机研究所水力发电设备国家重点实验室哈尔滨150040 沈阳航空工业学院航天技术研究所沈阳110034 哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室哈尔滨150001

焊接残余拉应力的存在是引起混流式转轮疲劳断裂的重要原因之一,焊接残余压应力的存在能够有效提高焊接结构的抗疲劳性能.采用数值模拟方法对混流式转轮焊接残余应力场进行了模拟,转轮出水边焊缝区域存在较高的残余拉应力,适当减小出水... 详细信息

焊接残余拉应力的存在是引起混流式转轮疲劳断裂的重要原因之一,焊接残余压应力的存在能够有效提高焊接结构的抗疲劳性能.采用数值模拟方法对混流式转轮焊接残余应力场进行了模拟,转轮出水边焊缝区域存在较高的残余拉应力,适当减小出水边焊段长度,可有效降低残余拉应力峰值.对转轮原有及优化焊接工艺下的焊接残余应力场进行了测试分析.结果表明,通过优化分段焊接工艺可以对转轮的残余应力场分布进行调控,叶片出水边焊缝区域的残余拉应力明显降低,并转化为压应力,实现了转轮易开裂区域焊接残余应力的局部压应力化,从而有效提高转轮的抗疲劳性能.

关键词：混流式转轮焊接工艺优化残余应力局部压应力化