基于环约束的虚拟人动态LOD技术

1

作者 徐文彬 毛天露 王兆其 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第12期1918-1923,共6页

针对虚拟人体模型及其运动序列提出一种简化方法·首先在人体骨架节点(关节)等基本模型表面附近添加环形约束,结合Qslim算法生成基本简化模型;其次利用顶点混合方法从基本简化模型生成简化序列·实验结果表明,该方法可生成逼真... 针对虚拟人体模型及其运动序列提出一种简化方法·首先在人体骨架节点(关节)等基本模型表面附近添加环形约束,结合Qslim算法生成基本简化模型;其次利用顶点混合方法从基本简化模型生成简化序列·实验结果表明,该方法可生成逼真的简化运动序列,且在简化过程和LOD控制过程中均独立于具体运动序列,适合规模群体的实时驱动· 展开更多

关键词 虚拟人 层次细节 骨骼动画 群体渲染

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沉浸式虚拟装配中物体交互特征建模方法研究 被引量：4

2

作者 朱英杰 李淳芃 +3 位作者 马万里 夏时洪 张铁林 王兆其 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2011年第7期1298-1306,共9页

沉浸式虚拟装配是一种"人在回路"的虚拟现实系统,可用于大型设备的设计及装配人员的培训等领域.作为其关键技术之一,如何实现"真实"人对"虚拟"物体的操作,仍是一项具有挑战性的工作.针对这一问题,提出了... 沉浸式虚拟装配是一种"人在回路"的虚拟现实系统,可用于大型设备的设计及装配人员的培训等领域.作为其关键技术之一,如何实现"真实"人对"虚拟"物体的操作,仍是一项具有挑战性的工作.针对这一问题,提出了一种基于交互区和状态机的物体交互特征建模方法.通过交互区,虚拟物体可理解用户的操作意图,并据此发生相应的状态转换,进而正确监测用户的交互行为.该方法可实现包括使用工具在内的复杂装配操作以及对装配流程的管理控制.通过在实际项目中的应用验证了该方法的有效性. 展开更多

关键词 沉浸式虚拟装配 人机交互 交互特征 交互区 流程控制

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基于动作单元分析的人体动画合成方法研究 被引量：14

3

作者 朱登明 王兆其 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期610-617,共8页

从运动捕获数据中提取出反映人体运动规律的基本动作单元,合成新的人体动画已成为研究热点.但已有动作单元提取方法忽略了运动序列的时序性和不同关节之间的运动相关性.针对该问题,提出了一种新的基本动作单元提取方法,首先,采用PCA方... 从运动捕获数据中提取出反映人体运动规律的基本动作单元,合成新的人体动画已成为研究热点.但已有动作单元提取方法忽略了运动序列的时序性和不同关节之间的运动相关性.针对该问题,提出了一种新的基本动作单元提取方法,首先,采用PCA方法对高维人体运动数据进行降维分析,并采用马氏距离平方度量姿态间的相似性;其次,结合动态时间归整方法和误差平方和准则对时序运动序列进行自动切分和标注;最后,建立不同动作单元之间的概率转移模型构建运动图,并根据约束条件合成新的逼真人体动画. 展开更多

关键词 人体动画 运动捕获 动作单元 运动分割 运动合成

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增强纹理平流算法研究 被引量：2

4

作者 鲁大营 朱登明 +2 位作者 王兆其 高仲合 倪建成 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期670-679,共10页

当以纹理方式可视化三维矢量场时,纹理卷积会降低矢量纹理脉的对比度,容易出现平流纹理细节模糊与粗糙的问题,为此提出一种增强纹理平流算法.首先通过自定义球体半径确定任一噪声点的邻近点,利用当前噪声点与邻近点间的位置关系计算噪... 当以纹理方式可视化三维矢量场时,纹理卷积会降低矢量纹理脉的对比度,容易出现平流纹理细节模糊与粗糙的问题,为此提出一种增强纹理平流算法.首先通过自定义球体半径确定任一噪声点的邻近点,利用当前噪声点与邻近点间的位置关系计算噪声伪梯度,以测试矢量场局部区域内的变化趋势,选取伪梯度的最大下降幅度参与纹理平流;然后根据任一平流位置处的噪声值对最终输出纹理的贡献度自适应调整噪声权重;最后引入盒型滤波递归合成平滑算子进行纹理卷积来生成矢量体纹理.算法的有效性根据可视化对比度的量化分析函数进行客观评价.实验结果表明,该算法能够有效地增加纹理平流踪迹间强度对比,改善绘制效果,高质量地显示三维矢量场的纹理分布. 展开更多

关键词 矢量场可视化 纹理平流 纹理增强 噪声梯度

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基于场景结合的大规模动态群体可见性计算方法 被引量：5

5

作者 王竹 束搏 +1 位作者 邱显杰 王兆其 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期331-338,共8页

动态场景的可见性计算对于大规模场景的实时渲染具有重要意义,其中运动中的大规模群体更给可见性计算带来了很大的开销.针对大规模动态群体在建筑物场景内部运动的情况,提出一种与场景结合的动态群体可见性计算方法.在预处理时,根据个... 动态场景的可见性计算对于大规模场景的实时渲染具有重要意义,其中运动中的大规模群体更给可见性计算带来了很大的开销.针对大规模动态群体在建筑物场景内部运动的情况,提出一种与场景结合的动态群体可见性计算方法.在预处理时,根据个体在不同仿真时刻的位置,将其绑定到相应的场景节点中;在实时绘制时,结合场景的可见性判断结果对动态群体中的个体进行可见性判断.实验结果表明,该方法能高效地剔除动态群体中的不可见个体,使大规模动态场景的实时绘制效率得到明显提高. 展开更多

关键词 可见性剔除 大规模动态场景 群体仿真 复杂建筑物 实时绘制

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基于Level-Set的火焰动画生成方法研究 被引量：4

6

作者 洪义 王兆其 +1 位作者 朱登明 邱显杰 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2010年第11期1849-1856,共8页

火焰动画在影视、动漫、游戏等领域有着广泛的应用,而逼真模拟细节丰富的多形态火焰动画一直是图形学研究领域的难点.以Level-Set曲面变形为基础,提出了将目标形态、路径约束和燃烧传播相结合的火焰蓝芯曲面演化模型,以此模拟沿路径的... 火焰动画在影视、动漫、游戏等领域有着广泛的应用,而逼真模拟细节丰富的多形态火焰动画一直是图形学研究领域的难点.以Level-Set曲面变形为基础,提出了将目标形态、路径约束和燃烧传播相结合的火焰蓝芯曲面演化模型,以此模拟沿路径的火焰蔓延、移动燃烧物等现象.并针对目前模拟中火焰细节不足的问题,引入修正的MacCormack高阶对流求解器;同时,采用烟密度演化曲线模拟燃烧过程中的烟雾生成,进一步提高火焰真实感.实验结果表明该方法能逼真模拟沿路径的火焰蔓延、移动燃烧物以及其他多形态且细节丰富的火焰动画. 展开更多

关键词 火焰动画 LEVEL-SET 火焰蔓延 移动燃烧物 火焰细节

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基于GPU的支持多重散射的体光照技术

7

作者 刘宁 朱登明 +1 位作者 陆一峰 王兆其 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期905-911,共7页

为了提高体光照——体数据可视分析的重要手段的性能,针对现有的体光照技术存在的光照模型过于简化、只考虑光照的局部特征、收敛速度过慢的问题进行了创新研究,提出了一种基于图形处理单元(GPU)的能够支持多重散射的体光照方法。该方... 为了提高体光照——体数据可视分析的重要手段的性能,针对现有的体光照技术存在的光照模型过于简化、只考虑光照的局部特征、收敛速度过慢的问题进行了创新研究,提出了一种基于图形处理单元(GPU)的能够支持多重散射的体光照方法。该方法在进行重要性采样时不仅根据相函数采样重要的方向,同时也考虑各方向上所携带的能量大小,因此能够更快地收敛;为了快速估算出一个方向上所携带的能量,采用了一个新颖的基于哈希桶的体数据代理,利用这个代理能够有效地跳过相似的体素,从而提高光照计算的效率。该方法相比于传统的方法能够取得更显著的加速比,同时能够有效地支持全面光照,产生复杂的光照和阴影效果。 展开更多

关键词 体光照 多重散射 加速结构 重要性采样 图形处理单元(GPU)

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一种基于密度的自适应最优LDA模型选择方法 被引量：84

8

作者 曹娟 张勇东 +1 位作者 李锦涛 唐胜 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第10期1780-1787,共8页

主题模型(topic models)被广泛应用在信息分类和检索领域.这些模型通过参数估计从文本集合中提取一个低维的多项式分布集合,用于捕获词之间的相关信息,称为主题(topic).针对模型参数学习过程对主题数目的指定和主题分布初始值非常敏感... 主题模型(topic models)被广泛应用在信息分类和检索领域.这些模型通过参数估计从文本集合中提取一个低维的多项式分布集合,用于捕获词之间的相关信息,称为主题(topic).针对模型参数学习过程对主题数目的指定和主题分布初始值非常敏感的问题,作者用图的形式阐述了LDA(Latent Dirichlet Allocation)模型中主题产生的过程,提出并证明当主题之间的相似度最小时模型最优的理论;基于该理论,提出了一种基于密度的自适应最优LDA模型选择方法.实验证明该方法可以在不需要人工调试主题数目的情况下,用相对少的迭代,自动找到最优的主题结构. 展开更多

关键词 主题模型 主题 LDA 密度

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基于区间树硬件加速索引的Marching Cubes算法 被引量：11

9

作者 张迎平 高国贤 +2 位作者 陆一峰 朱登明 王兆其 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第7期871-878,共8页

为了充分利用GPU的海量线程并行架构,提高等值面可视化效率,提出一种基于区间树硬件加速索引的Marching Cubes算法.该算法在预计算阶段利用GPU构造多区域的区间树作为体数据体素的值域索引;在实时运行阶段根据用户给定的阈值,通过该索... 为了充分利用GPU的海量线程并行架构,提高等值面可视化效率,提出一种基于区间树硬件加速索引的Marching Cubes算法.该算法在预计算阶段利用GPU构造多区域的区间树作为体数据体素的值域索引;在实时运行阶段根据用户给定的阈值,通过该索引并行地搜索活跃体素,并生成活跃体素的多级索引,然后分配线程处理活跃体素,抽取并绘制等值面.将文中算法应用到不同体数据上的实验结果表明,其能够显著地提高现有Marching Cubes算法的效率;与现有的GPU基准算法相比,最高能达到4～10倍的加速比. 展开更多

关键词 等值面 移动立方体算法 区间树 活跃体素 GPU

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基于视频的人体运动捕捉综述 被引量：32

10

作者 李豪杰 林守勋 张勇东 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第11期1645-1651,共7页

系统地总结和介绍了基于视频的人体运动捕捉研究的技术方法和最新进展·将基于视频的人体运动捕捉方法分为自顶向下的方法和自底向上的方法2大类,阐述了每一类中各种方法的原理、技术特点和研究现状,最后分析了该领域的难点问题和... 系统地总结和介绍了基于视频的人体运动捕捉研究的技术方法和最新进展·将基于视频的人体运动捕捉方法分为自顶向下的方法和自底向上的方法2大类,阐述了每一类中各种方法的原理、技术特点和研究现状,最后分析了该领域的难点问题和发展趋势· 展开更多

关键词 计算机视觉 人体运动捕捉 人体运动跟踪 姿态估计

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一种姿态无关的人体模型骨骼提取方法 被引量：15

11

作者 于勇 王兆其 +1 位作者 夏时洪 毛天露 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2008年第7期1249-1258,共10页

随着三维扫描技术的逐渐成熟,三维人体扫描模型的骨骼提取逐渐成为虚拟人建模研究领域的热点之一.现有的三维人体模型骨骼提取方法,存在手工标注任务繁重、对模型姿态过于敏感、计算结果不准确等问题.提出了一种新的三维人体模型的骨骼... 随着三维扫描技术的逐渐成熟,三维人体扫描模型的骨骼提取逐渐成为虚拟人建模研究领域的热点之一.现有的三维人体模型骨骼提取方法,存在手工标注任务繁重、对模型姿态过于敏感、计算结果不准确等问题.提出了一种新的三维人体模型的骨骼提取算法:首先,根据Morse原理,将测地距离作为Morse函数的要素,实现姿态无关的人体模型特征点以及拓扑结构的提取;其次,将测地距离等值面作为基础数据,采用截面似圆性判别准则提取模型关节中心所在等值面,从而获得关节中心的准确结果.实验结果表明,与已有算法相比,该方法具有模型姿态无关、计算结果准确等特性,并且能够完全自动地提取三维人体扫描模型的骨骼. 展开更多

关键词 虚拟人 骨骼提取 Morse原理 姿态无关性 扫描模型

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三维流场的流线提取算法 被引量：17

12

作者 鲁大营 朱登明 王兆其 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期666-673,共8页

为了有效地解决三维流场可视化中由于播种流线所产生的众所周知的遮挡和杂乱问题,呈现出清晰的流场模式与流场的重要特征,提出一种基于迭代最邻近点(ICP)与K均值聚类的流线提取算法.首先利用ICP算法实现流线间轮廓特征上的配准,并根据... 为了有效地解决三维流场可视化中由于播种流线所产生的众所周知的遮挡和杂乱问题,呈现出清晰的流场模式与流场的重要特征,提出一种基于迭代最邻近点(ICP)与K均值聚类的流线提取算法.首先利用ICP算法实现流线间轮廓特征上的配准,并根据几何相似性进行排序;然后利用K均值聚类算法对流线分组;最后根据用户指定密度约简多余相似性流线,并以此结果重构矢量场来评价文中算法的精确度.将文中算法应用到多个数据集进行实验并与已有的流线分布的最新算法进行比较,结果表明,该算法能更有效地反映流场的关键特性,大大提高了三维流场数据集的可读性. 展开更多

关键词 流场可视化 流线分布 聚类 迭代最邻近点 遮挡

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图像检索中一种有效的SVM相关反馈算法 被引量：10

13

作者 周建新 高科 +2 位作者 李锦涛 张勇东 唐胜 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期535-540,共6页

提出受限随机选择方法.首先对图像进行相似性排序;然后使用一个阈值限定随机选择的范围;最后在该范围内进行划分,在子范围内通过随机选择来扩大训练样本,较好地解决了小样本问题.另外,动态计算多个SVM分类器的权值,融合分类结果,较好地... 提出受限随机选择方法.首先对图像进行相似性排序;然后使用一个阈值限定随机选择的范围;最后在该范围内进行划分,在子范围内通过随机选择来扩大训练样本,较好地解决了小样本问题.另外,动态计算多个SVM分类器的权值,融合分类结果,较好地解决了相关反馈过程中用户的不同喜好问题.实验结果表明了该方法的有效性. 展开更多

关键词 受限随机选择 SVM 相关反馈 融合

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群组动画中的队形约束与控制方法 被引量：12

14

作者 李健 毛天露 +1 位作者 蒋浩 王兆其 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第7期1158-1165,共8页

针对影视制作中对大规模虚拟群体运动控制的需求,提出一种基于队形约束的群体运动编辑与控制方法.首先利用贪心算法构建从初始队形到目标队形中个体位置的配对关系;然后对其进行优化,在保持个体相对位置的同时尽可能减少路线交叉;最后... 针对影视制作中对大规模虚拟群体运动控制的需求,提出一种基于队形约束的群体运动编辑与控制方法.首先利用贪心算法构建从初始队形到目标队形中个体位置的配对关系;然后对其进行优化,在保持个体相对位置的同时尽可能减少路线交叉;最后通过匹配虚拟角色的运动来合成流畅、逼真的群组动画.采用文中方法用户只需输入群体规模以及群体队形轮廓,即可实现对群体运动的编辑与控制.实验结果表明,该方法能够对不同规模、不同队形间的群体运动实现有效控制,从而提高群组动画制作的效率. 展开更多

关键词 虚拟人 虚拟群体 群组动画 队形约束 群体运动

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一种基于采样点的大规模群体实时三维可视化方法 被引量：9

15

作者 束搏 毛天露 +1 位作者 徐文彬 王兆其 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2008年第10期1731-1738,共8页

大规模群体的三维可视化是虚拟现实领域的研究热点之一.目前,由于驱动方法与渲染效率的问题,在虚拟空间中创建的大规模虚拟群体很难同时满足驱动与渲染过程的逼真与实时.该问题对于群体规模庞大,个体外形、动作具有一定程度个性化,需要... 大规模群体的三维可视化是虚拟现实领域的研究热点之一.目前,由于驱动方法与渲染效率的问题,在虚拟空间中创建的大规模虚拟群体很难同时满足驱动与渲染过程的逼真与实时.该问题对于群体规模庞大,个体外形、动作具有一定程度个性化,需要进行独立运动控制的场景尤为明显.针对这一问题,提出了一个高效的大规模虚拟群体三维可视化方法:首先,通过使用模板派生技术从少量模板模型派生出大量外观各异的个体模型;其次,使用运动数据个性化变形技术实现了运动数据的重用;最后,使用基于采样点的渲染技术实现了大规模数据的实时显示.在上述工作基础上,研究并开发了一套大规模虚拟群体的三维可视化系统,能够方便的在普通PC机上实时、逼真的展示大规模的运动虚拟群体,并实现了60000群众紧急疏散过程的实时三维可视化. 展开更多

关键词 大规模群体 实时 模板派生 运动变形 采样点渲染

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基于纹理的多分辨率流场可视化算法 被引量：7

16

作者 鲁大营 朱登明 王兆其 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2015年第8期1910-1920,共11页

当流场分辨率与屏幕分辨率不一致时,传统的多分辨率纹理绘制算法容易产生纹理走样与细节缺乏问题,为此提出一种基于纹理的自适应多分辨率流场可视化算法.通过定义平流体作为流场的中介表示,准确地跟踪粒子路径.考虑到纹理特征的稳定性,... 当流场分辨率与屏幕分辨率不一致时,传统的多分辨率纹理绘制算法容易产生纹理走样与细节缺乏问题,为此提出一种基于纹理的自适应多分辨率流场可视化算法.通过定义平流体作为流场的中介表示,准确地跟踪粒子路径.考虑到纹理特征的稳定性,利用纹理空间到平流体空间的映射来执行纹理卷积计算.最后,基于mip-mapping技术自适应地选择合适分辨率的平流体,并对噪声纹理频率进行缩放控制.算法的精确度根据粒子平流位置的累积误差进行客观评价,结合人的视觉感知来测试主观选择与客观评价的一致性.实验结果表明,所提出的算法既能保持较高的精确性,又能完成更高质量的绘制. 展开更多

关键词 多分辨率 流场可视化 平流体 纹理映射 纹理平流

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一种面向流体仿真的场景处理方法 被引量：6

17

作者 张桂娟 朱登明 +1 位作者 邱显杰 王兆其 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第8期1360-1365,共6页

在流体仿真中,场景处理是将场景模型转化为可计算流体边界的重要途径.针对传统算法效率低的问题,提出一种面向流体仿真的场景处理方法.通过挖掘流体仿真计算的规律,定义面向流体计算特征的场景语义;利用该语义建立最优场景图来组织仿真... 在流体仿真中,场景处理是将场景模型转化为可计算流体边界的重要途径.针对传统算法效率低的问题,提出一种面向流体仿真的场景处理方法.通过挖掘流体仿真计算的规律,定义面向流体计算特征的场景语义;利用该语义建立最优场景图来组织仿真场景,并对场景进行高效的处理.将文中方法应用到火灾仿真和流体动画中的实验结果表明,该方法能够提高场景处理效率,满足流体仿真计算的需求. 展开更多

关键词 流体仿真 场景处理 语义

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基于运动序列分割的运动捕获数据关键帧提取 被引量：25

18

作者 朱登明 王兆其 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期787-792,共6页

采用线性时不变系统把高维运动数据映射到低维状态空间;在低维状态空间中,定义了姿态之间的相似性度量;并采用误差平方和准则对时序的低维数据点集进行运动分割,分割点上的运动姿态被定义为关键帧.实验结果表明:该算法能够较好地提取出... 采用线性时不变系统把高维运动数据映射到低维状态空间;在低维状态空间中,定义了姿态之间的相似性度量;并采用误差平方和准则对时序的低维数据点集进行运动分割,分割点上的运动姿态被定义为关键帧.实验结果表明:该算法能够较好地提取出运动序列中的关键帧,并且这些关键帧能够很好地概括原始运动序列的内容. 展开更多

关键词 运动捕获数据 关键帧 线性时不变系统 运动分割

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基于双层候选集的快速人体-服装冲突检测 被引量：5

19

作者 朱小龙 毛天露 +1 位作者 夏时洪 于勇 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第7期925-932,共8页

冲突检测是人体-服装动画研究的核心技术之一,已有的层次冲突检测方法在处理服装变形时需要对层次节点进行大量更新,计算复杂度高,难以满足实时检测的要求.针对人体和服装的特殊位置关系和运动规律,提出一种基于双层候选集的实时冲突检... 冲突检测是人体-服装动画研究的核心技术之一,已有的层次冲突检测方法在处理服装变形时需要对层次节点进行大量更新,计算复杂度高,难以满足实时检测的要求.针对人体和服装的特殊位置关系和运动规律,提出一种基于双层候选集的实时冲突检测方法.首先为服装模型的每个顶点建立可能发生位置冲突的人体模型面片候选集,利用候选集的母子双层结构剔除绝大多数不可能发生冲突的图元.该候选集相对于已有的层次方法具有更快的更新速度且具有较好的独立性,便于并行处理;在确定可能冲突的图元后,采用GPU片段程序来加速大规模图元间的相交测试.实验结果表明,该方法检测迅速准确,对一般人体-服装模型(10000面以下)能达到30～75帧/s的实时处理. 展开更多

关键词 虚拟现实 服装动画 冲突检测 双层候选集 GPU

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基于约束轨迹重构的运动编辑 被引量：5

20

作者 刘莉 王兆其 +1 位作者 朱登明 夏时洪 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第10期1613-1618,共6页

提出了一种运动数据重用的方法.采用偏移映射技术构建模型末端的位姿约束轨迹,该轨迹较好地保留了原始运动的特征;利用Unscented卡尔曼滤波方法求解约束,可以实时地生成与原始运动相似的新运动.实验结果表明,该方法可以生成满足不同模... 提出了一种运动数据重用的方法.采用偏移映射技术构建模型末端的位姿约束轨迹,该轨迹较好地保留了原始运动的特征;利用Unscented卡尔曼滤波方法求解约束,可以实时地生成与原始运动相似的新运动.实验结果表明,该方法可以生成满足不同模型和场景要求的多种运动,扩展了捕获数据的应用范围. 展开更多

关键词 运动编辑 约束轨迹 偏移映射 卡尔曼滤波

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