基于點(diǎn)的圖形表示和繪制技術(shù)研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)真實(shí)感圖形已深入到人們的日常工作、學(xué)習(xí)、生活中。人們所要繪制的場(chǎng)景模型越來(lái)越復(fù)雜，一方面，借助各種建模方法，人們可以建立高度復(fù)雜的景物模型；另一方面，近年來(lái)，使用物體的采樣表示方法生成高精度模型，是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域一個(gè)重要趨勢(shì)。傳統(tǒng)的繪制方法是把高次建模基本元素進(jìn)行劃分，或把采樣點(diǎn)進(jìn)行連結(jié)形成三角片網(wǎng)格，進(jìn)行基于三角片的繪制。隨著場(chǎng)景模型復(fù)雜程度的不斷提高，傳統(tǒng)的繪制技術(shù)已不能滿足大規(guī)模場(chǎng)景真

2、實(shí)感繪制的要求，基于點(diǎn)的繪制技術(shù)直接作用于點(diǎn)，為大規(guī)模復(fù)雜場(chǎng)景的實(shí)時(shí)交互繪制提供了一條新途徑。本文針對(duì)由大規(guī)模的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)生成真實(shí)感圖形的問(wèn)題，研究基于點(diǎn)的圖形表示和繪制技術(shù)，提出了一些有效的表示方法和繪制算法，本文的創(chuàng)新點(diǎn)主要有：@@·在分析了基于點(diǎn)的圖形表示方法的基礎(chǔ)上，指出了表面足跡表示法是物體表面的最優(yōu)表示，提出了一種基于協(xié)方差分析的表面足跡的求解方法，該方法根據(jù)協(xié)方差理論，基于K個(gè)臨近點(diǎn)的協(xié)方差確定一組點(diǎn)的包圍足

3、跡。這種方法不僅能確定初始點(diǎn)集的足跡，而且可以在構(gòu)建多分辨率層次時(shí)，以齊次矩陣形式，自底向上傳遞協(xié)方差信息，方便地計(jì)算各結(jié)點(diǎn)的足跡。@@·基于對(duì)適于點(diǎn)繪制的層次多分辨率建模方法的研究，給出了適于點(diǎn)繪制的三種模型結(jié)構(gòu)及其構(gòu)建算法。在基于中點(diǎn)剖分的四叉樹(shù)結(jié)構(gòu)和協(xié)方差分析方法基礎(chǔ)上構(gòu)建了離散點(diǎn)數(shù)據(jù)的層次模型；提出了一種層次細(xì)節(jié)的順序選擇算法，該算法利用改進(jìn)的基于距離的細(xì)節(jié)選取方法，使繪制時(shí)對(duì)結(jié)點(diǎn)的選擇不再依賴于層次結(jié)構(gòu)，因而利于

4、結(jié)點(diǎn)的硬件加速處理和圖形加速繪制。@@·基于對(duì)點(diǎn)繪制技術(shù)中紋理映射的高斯重采樣濾波技術(shù)(EWA濾波)的研究，提出了一種具有精確透視投影形狀的高斯濾波的仿射近似表示方法。該方法利用齊次坐標(biāo)下圓錐曲線的特性，通過(guò)對(duì)圓錐曲線線性、仿射和投影映射的討論，得到高斯橢圓濾波內(nèi)核在邊界上而不是在內(nèi)核中心點(diǎn)投影精確的映射，避免了在極端透視投影情況下圖形繪制的走樣問(wèn)題。@@·基于EWA濾波，提出了一種具有線性變化法向量的Phong足跡點(diǎn)的確定

5、算法，該算法通過(guò)將足跡中心法向量沿切平面方向傾斜，把足跡上點(diǎn)的法向量表示為切向矢量的線性組合，再利用最小二乘法確定線性系數(shù)，從而確定足跡上各點(diǎn)線性變化法向量；并把這種足跡用于EWA濾波的點(diǎn)繪制中，生成了具有Phong明暗處理效果的高品質(zhì)圖象。@@·提出了一種硬件加速的點(diǎn)繪制改進(jìn)方法，該方法利用可編程圖形硬件，基于當(dāng)前圖形硬件系統(tǒng)，采用三遍繪制技術(shù)進(jìn)行EWA濾波和Phong明暗處理的足跡點(diǎn)繪制，減少了數(shù)據(jù)傳送和CPU計(jì)算從而