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计算机辅助设计与图形学学报 2014年第1期26卷 27-33页

作者：郭栋梁聂俊岚田茂春王艳芬燕山大学信息科学与工程学院秦皇岛066004 燕山大学河北省计算机虚拟技术与系统集成重点实验室秦皇岛066004

针对移动终端三维实时显示需求和硬件性能之间的矛盾,提出一种基于pn(point normal)三角形的网格自适应细化管线.将PN三角形局部细化方法扩展到移动平台,并依据轮廓特征准则生成视点相关多分辨率细化网格;然后设计顶点调控函数,以保证... 详细信息

针对移动终端三维实时显示需求和硬件性能之间的矛盾,提出一种基于pn(point normal)三角形的网格自适应细化管线.将PN三角形局部细化方法扩展到移动平台,并依据轮廓特征准则生成视点相关多分辨率细化网格;然后设计顶点调控函数,以保证多细节层次网格间连续过渡,提高已有半规则自适应细化算法的自适应性,将细化因子从指数形式优化为线性形式.通过原型系统的验证结果表明:该细化管线在保证绘制质量的同时能有效地减少绘制面片规模,提高绘制速度,适合在移动终端上应用.

关键词：自适应细化 PN三角形移动终端轮廓特征

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基于GPU加速的粒子流体动力学流血模拟算法

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计算机应用与软件 2018年第2期35卷 242-247,315页

作者：罗中粟潘一源唐良甫朱珂权李永强浙江工业大学国际学院浙江杭州310023 浙江工业大学信息工程学院浙江杭州310023

流血模拟是虚拟手术训练系统的重要组成部分。然而,流血模拟的真实性和庞大的计算量对手术训练系统具有很大的挑战。提出一种基于GPU加速的方法以解决虚拟手术中的流血效果模拟的实时性问题。该方法利用网格法实时划分问题区域,创建以... 详细信息

流血模拟是虚拟手术训练系统的重要组成部分。然而,流血模拟的真实性和庞大的计算量对手术训练系统具有很大的挑战。提出一种基于GPU加速的方法以解决虚拟手术中的流血效果模拟的实时性问题。该方法利用网格法实时划分问题区域,创建以支持域为边长的空间网格。通过临近网格搜索最近相邻粒子,并且通过并行计算架构(CUDA)多线程并行加速技术完成粒子控制方程的求解以及血液与固体交互的计算,大大提高了运算效率,从而提高了手术训练的实时性。一种改进的移动立方体算法(marching cube)用于流体表面的渲染,大大提高了手术训练的真实性。实验结果表明,该方法能够满足虚拟手术过程中流血的模拟需求,相比于CPU的实现,速度明显提升。

关键词：手术训练系统流血模拟 SPH最近相邻粒子搜索法 CUDA移动立方体 PN三角形

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基于矩阵权有理细分的网格重建与绘制

基于矩阵权有理细分的网格重建与绘制

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作者：高震宇浙江大学

学位级别：硕士

细分曲面是几何造型的重要形式和方法。它不仅具有NURBS的局部性,仿射不变性等优点,还具有独有的任意拓扑性以及多分辨率性质,在三维动画、数字造型等领域均有着广泛的应用,在曲面重构和图形绘制方面也有其特有的优势。本文首先研究了... 详细信息

细分曲面是几何造型的重要形式和方法。它不仅具有NURBS的局部性,仿射不变性等优点,还具有独有的任意拓扑性以及多分辨率性质,在三维动画、数字造型等领域均有着广泛的应用,在曲面重构和图形绘制方面也有其特有的优势。本文首先研究了细分曲面重建技术,针对图形学中常用的三角形网格曲面提出运用矩阵权有理Loop细分曲面进行重建。由于控制网格的顶点和法向可以由原网格直接简化得到,并且带控制法向的矩阵权有理Loop细分曲面可以很好地逼近其控制顶点,因此可以避免反求控制顶点的困难而达到良好的重建效果。为进一步控制误差,本文提出一种根据误差反馈调整控制网格的方法,根据一次细分误差的大小反馈调节控制网格,可以有效地减小极端误差。实验结果表明,与传统的细分曲面重建方法相比,在相同控制网格的情况下,矩阵权有理Loop细分曲面重建算法的重建误差会显著减小。此外,本文还研究了三角网格绘制方法。提出一种利用带控制法向量的矩阵权有理Bezier三角片进行曲面插值和法向计算的绘制方法。与传统的PN三角形不同,矩阵权有理Bezier三角片的顶点法向和绘制法向由同一组控制法向定义,并且该方法可以减少插入顶点的数目,减小了顶点插入的计算量。在利用矩阵权二次有理Bezier三角片进行绘制时,通过引入控制形状的参数λ,可以灵活地调节绘制图形的突出程度,具有传统方法所没有的优势。

关键词：曲面重构细分曲面矩阵权有理Loop细分 PN三角形矩阵权有理Bezier三角片

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基于GPU加速的光滑粒子流体动力学流血模拟算法研究

基于GPU加速的光滑粒子流体动力学流血模拟算法研究

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作者：肖昌盛浙江工业大学

学位级别：硕士

神经外科手术训练系统是当前数字医疗研究的热点问题之一,它主要应用于教学、培训、诊断和术前计划等。血管出血是临床手术中最常见的现象,也是神经外科手术训练中必须面对的一个问题,所以流血模拟是神经外科手术训练系统中一个重要的... 详细信息

神经外科手术训练系统是当前数字医疗研究的热点问题之一,它主要应用于教学、培训、诊断和术前计划等。血管出血是临床手术中最常见的现象,也是神经外科手术训练中必须面对的一个问题,所以流血模拟是神经外科手术训练系统中一个重要的组成部分。然而,流血模拟的真实性是神经外科手术训练系统中的一个巨大挑战。此外,手术中流血往往和其它手术操作同时出现。针对以上问题,本文提出了改善的方法,具体的工作内容如下:1)针对流血模拟真实性的问题,本文采用一种改进的移动立方体算法（Marching Cube）渲染流体表面。移动立方体算法通过计算等值面提取出接近液体表面的立方体,然后通过线性插值方法找出需要绘制的三角面片的顶点位置。为了保证渲染的流体表面更接近于现实的流体表面,采用PN三角形方法对表面的三角形网格进行细分,得到更为细密的三角形网格,使得渲染之后的表面更加光滑,提高了手术训练的真实性。2)设计实现了神经外科手术训练系统中的内窥镜功能、双极电凝的吸血功能、组织切割等模块,搭建出一个简单的神经外科手术训练系统场景,将这些模块和流血模块相结合,满足了神经外科手术训练的不同模拟需求。实验结果表明:本文的表面重建算法获得了逼真的流血效果,使得血液表面更加平滑。此外,设计的流血模块及其它模块模拟了真实手术的过程,满足了医护人员的手术训练要求。

关键词：神经外科手术训练系统流血模拟 SPH 移动立方体 PN三角形

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