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过程性纹理映射的FPGA动态生成

计算机辅助设计与图形学学报 2006年第5期18卷 630-637页

作者：李笑盈吴恩华澳门大学科技学院电脑与资讯科学系

在FPGA可编程硬件平台上设计实现了基于珀林噪声函数的过程性纹理生成算法.该算法充分利用了FPGA硬件设计的优势,针对这一算法基于像素密集求解的特点,更快、更好地进行设计实现.利用该算法可以实时地生成许多不同的自然材质或现象的纹... 详细信息

在FPGA可编程硬件平台上设计实现了基于珀林噪声函数的过程性纹理生成算法.该算法充分利用了FPGA硬件设计的优势,针对这一算法基于像素密集求解的特点,更快、更好地进行设计实现.利用该算法可以实时地生成许多不同的自然材质或现象的纹理,如木料、云石、云朵等,其纹理可以随时间动态变换,以产生真实的运动效果.文中采用了一种新的珀林(Perlin)噪声函数,以充分应用硬件电路的结构特点,耗费较少的硬件资源,达到各种运算单元(如加法和乘法)模块的组合和高度复用.

关键词： FPGA 过程性纹理可编程硬件实时图形生成

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实时模拟固体燃烧现象

计算机辅助设计与图形学学报 2011年第1期23卷 11-20页

作者：朱鉴鲍凯常元章柳有权吴恩华澳门大学科技学院电脑与资讯科学系电脑图形及多媒体实验室中国科学院软件研究所计算机科学国家重点实验室北京100190 长安大学信息工程学院计算机科学系西安710064

为了模拟固体燃烧时产生的火焰及其伴随的物质分解过程,提出一个实时的燃烧模型.为了在模拟速度和视觉效果间取得一个很好的折中,采用一套混合的网格模拟系统;整个空间的热传导过程在一个统一的框架下模拟,因此能够很好地耦合动态的火... 详细信息

为了模拟固体燃烧时产生的火焰及其伴随的物质分解过程,提出一个实时的燃烧模型.为了在模拟速度和视觉效果间取得一个很好的折中,采用一套混合的网格模拟系统;整个空间的热传导过程在一个统一的框架下模拟,因此能够很好地耦合动态的火焰和燃烧的固体.提出了一个改进的燃面更新方案以及一个新的固体表面纹理映射算法,能够生成逼真的结果.还提出了一系列提高模型效率的加速算法.最终实时地模拟出了真实感的固体燃烧现象.

关键词：基于物理的火焰模拟物质分解移动网格 MarchingCubes 计算统一设备架构

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透视场景的图像填补方法

计算机辅助设计与图形学学报 2016年第4期28卷 663-669页

作者：郝川艳陈亚当吴雯吴恩华澳门大学科技学院电脑与资讯科学系澳门999078 中国科学院软件研究所计算机科学国家重点实验室北京100190

针对户外场景中反映出的大量透视结构,提出一种基于交互的透视信息提取方法,并有效地应用于图像填补等问题上.首先通过用户协助获取交互接口,构建表征透视特征和结构特征的初始网格,并通过迭代过程修正不准确的用户输入;然后由几何计算... 详细信息

针对户外场景中反映出的大量透视结构,提出一种基于交互的透视信息提取方法,并有效地应用于图像填补等问题上.首先通过用户协助获取交互接口,构建表征透视特征和结构特征的初始网格,并通过迭代过程修正不准确的用户输入;然后由几何计算生成完整的网格,从而令其尽可能准确地匹配透视方向和结构拓扑;最后,图像填补过程在透视网格的约束下进行,以保持源图像的透视结构.实验结果表明,该方法是简单、易用和友好的,而且成功地传递了透视信息,在被恢复的图像中保持了透视效果的一致性.

关键词：图像填补基于样例的合成用户交互透视矫正

最优种子提取与局部平滑标签传播提升显著性检测模型

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计算机辅助设计与图形学学报 2017年第10期29卷 1853-1862页

作者：李红吴恩华吴雯澳门大学科技学院电脑与资讯科学系澳门999078 中国科学院软件研究所计算机科学国家重点实验北京100190

为了提高显著性检测的鲁棒性,提出一种基于最优种子选取及局部平滑标签传播的显著性检测模型.首先计算初始背景图并进行优化,对优化后的背景图进行随机采样来提取最优背景种子点;然后融合2种不同方式下获得的先验图来得到物体先验图,通... 详细信息

为了提高显著性检测的鲁棒性,提出一种基于最优种子选取及局部平滑标签传播的显著性检测模型.首先计算初始背景图并进行优化,对优化后的背景图进行随机采样来提取最优背景种子点;然后融合2种不同方式下获得的先验图来得到物体先验图,通过对此先验图进行阈值化来提取最优前景种子点;最后基于上述提取策略得到的种子点,应用局部平滑标签传播模型预测其他区域的标签信息,从而获得显著图.在3个被广泛应用的数据集上进行定性与定量的实验结果表明,该模型能够有效地提升检测效果.

关键词：显著性区域检测背景先验标签传播局部平滑

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结合可见性处理的顺序点模型树

计算机学报 2005年第6期28卷 950-958页

作者：魏峰王文成吴恩华中国科学院软件研究所计算机科学重点实验室澳门大学科学技术学院电脑与资讯科学系澳门

将点模型的树节点按照各自的误差进行顺序排列,就形成了顺序点模型树.这样,就能方便地利用GPU(图形处理器)来高速绘制点模型.但这种方法缺乏对可见性的高效处理,不便于处理大型复杂的模型,因为这些模型中各个部分之间的遮挡关系复杂,且... 详细信息

将点模型的树节点按照各自的误差进行顺序排列,就形成了顺序点模型树.这样,就能方便地利用GPU(图形处理器)来高速绘制点模型.但这种方法缺乏对可见性的高效处理,不便于处理大型复杂的模型,因为这些模型中各个部分之间的遮挡关系复杂,且每次成像所需的树节点的误差跨度大,导致了大量不可见的树节点也要绘制.为此,文章提出一种结合可见性处理的顺序点模型树,即在根据误差顺序排列树节点时,融入一些可见性信息.这样,绘制时,不仅能保留顺序点模型树高效利用GPU的优点,还能避免处理大量的不可见但满足误差要求的树节点.实验表明,相比于顺序点模型树,新方法的绘制速度更快,加速率至少在20%,特别是在处理大规模复杂模型时的加速率更高,能达67%以上.

关键词：可见性硬件加速点绘制序列细节

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基于GPU带有复杂边界的三维实时流体模拟

软件学报 2006年第3期17卷 568-576页

作者：柳有权刘学慧吴恩华中国科学院软件研究所计算机科学重点实验室澳门大学科学技术学院电脑与资讯科学系

在GPU(graphicsprocessingunit)上求解了复杂场景中的三维流动问题,充分利用了GPU并行能力以加速计算.与前人的方法不同,该方法对于边界条件的处理更为通用.首先,通过在图像空间生成实心的剖切截面构成整个障碍物信息图,算法使得流体计... 详细信息

在GPU(graphicsprocessingunit)上求解了复杂场景中的三维流动问题,充分利用了GPU并行能力以加速计算.与前人的方法不同,该方法对于边界条件的处理更为通用.首先,通过在图像空间生成实心的剖切截面构成整个障碍物信息图,算法使得流体计算与整个几何场景的复杂度无关,通过对各体素进行分类并结合边界条件,根据障碍物形成修正因子来修改对应的值;另外,采用更为紧凑的数据格式,以充分利用硬件的并行性.通过将所有标量的运算压缩到纹元的4个颜色通道并结合平铺三维纹理,减少了三维流场计算所需要的绘制次数.实验结果显示出算法的有效性和高效率.该算法可以实时计算并显示一个采用中等规模离散的复杂场景.

关键词：图形硬件 GPU 可编程性纳维-斯托克斯方程组三维流动模拟实时

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基于视平面上特征计算的视点选择

计算机辅助设计与图形学学报 2008年第9期20卷 1097-1103页

作者：杨利明王文成吴恩华中国科学院软件研究所计算机科学国家重点实验室北京100190 澳门大学科技学院电脑及资讯科学系中国澳门中国科学院研究生院北京100049

提出一种能高效观察三维模型的视点选择方法.该方法基于视平面定义一种曲率特征,以度量模型的三维几何特征在视平面上的分布和体现状况,并由此计算与视点相关的一种熵值;然后对各个视点相关的这种熵值进行比较,可得到熵值最大的视点.实... 详细信息

提出一种能高效观察三维模型的视点选择方法.该方法基于视平面定义一种曲率特征,以度量模型的三维几何特征在视平面上的分布和体现状况,并由此计算与视点相关的一种熵值;然后对各个视点相关的这种熵值进行比较,可得到熵值最大的视点.实验结果表明,采用该方法找到的视点能观察到模型尽可能多的显著特征,与人眼的观察习惯比较接近.与已有方法相比,文中方法计算简单、不需要语义计算、有较高的工作效率.

关键词：视点选择视平面曲率熵三维模型

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图像反卷积边界效应的快速抑制算法

计算机辅助设计与图形学学报 2014年第7期26卷 1051-1059,1066页

作者：马子扬刘学慧吴恩华中国科学院软件研究所计算机科学国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 澳门大学科技学院电脑与资讯科学系

基于频域的图像反卷积算法假设输入信号被周期延拓,但边界处的不连续会导致结果产生严重的振铃效应.为此,提出一种快速有效的边界效应抑制算法.首先在现有基于图像延拓的算法的基础上,将延拓区域的定义简化为3种类型;然后提出一种具有... 详细信息

基于频域的图像反卷积算法假设输入信号被周期延拓,但边界处的不连续会导致结果产生严重的振铃效应.为此,提出一种快速有效的边界效应抑制算法.首先在现有基于图像延拓的算法的基础上,将延拓区域的定义简化为3种类型;然后提出一种具有对称系数的卷积金字塔滤波器组模型.基于这种模型,在某种特殊图像上针对每种类型的区域各训练一组滤波器组系数,并将由此训练得到的滤波器组用于求解其他图像相应类型的延拓区域.实验结果表明,该算法避免了求解大型稀疏线性方程组,在不影响图像反卷积精度的前提下,可将延拓区域的计算速度提高2个数量级以上,有效地抑制各种频域反卷积算法的振铃效应.

关键词：图像反卷积图像复原傅里叶变换边界效应

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具有散射效果的室内外光束实时绘制

计算机辅助设计与图形学学报 2007年第12期19卷 1580-1586页

作者：李胜陈舒毅汪国平吴恩华北京大学高可信软件技术教育部重点实验室北京100871 北京大学信息科学技术学院人机交互与多媒体实验室北京100871 澳门大学科学技术学院电脑与资讯科学系

依据空气散射的物理原理,提出一种高效的能够实时模拟动态自然光束的真实感绘制方法.首先推导出散射计算的解析表达式以取代传统的数值积分方法;然后基于GPU特点设计了一种有效的光束体表示,作为光束体和阴影体统一形式共同参与GPU着色... 详细信息

依据空气散射的物理原理,提出一种高效的能够实时模拟动态自然光束的真实感绘制方法.首先推导出散射计算的解析表达式以取代传统的数值积分方法;然后基于GPU特点设计了一种有效的光束体表示,作为光束体和阴影体统一形式共同参与GPU着色器的运算,从而生成具有阴影效果的光束.该方法不仅可以模拟单个光源形成的光束,还可以实时模拟动态太阳光源产生的多个自然光束.由于采用了GPU加速计算,可以满足实时应用需求.

关键词：自然光束空气散射光束体 GPU