通用全局照明的替代蒙特卡罗方法

通用全局照明的替代蒙特卡罗方法

一、Alternative Monte Carlo Approach for General Global Illumination(论文文献综述)

曾嘉晟[1](2019)在《拓扑结构可变的图案生成和浏览算法》文中研究指明在图案设计中,通常需要调整元素的个数、位置、大小和方向,以及元素与元素之间的距离、角度等关系,从而将元素排列、组合成结构协调、美观的一个整体。手工图案设计是一件耗时费力的事情,而且要求设计者有较高的美学基础。因此,高效的图案辅助生成浏览是计算机图形学领域的一个重要研究问题。现有方法大多以给定的样本为基础,对样本进行适当变化,得到相应的结果。然而,它们大多只能在元素个数和拓扑结构相同的图案之间进行新的图案的生成。不同于这些方法,本文以元素个数和拓扑结构不同的图案为基础,生成新的图案,并在生成的图案之间进行平滑的浏览。其难点体现在以下几个方面:(1)要在不同拓扑结构的图案之间建立良好的对应关系;(2)需要定义新的图案相似度量标准,使其既能融合样本图案不同的结构特点,又能引入新的变化;(3)提出优化方法快速地找到新图案。为解决上述问题,本文首先为图案构建关系图模型,该模型描述了图案的结构特征,包括元素的位置、大小、方向,元素与元素之间的关系,以及关系之间的关系等信息。然后,本文提出了一个离散优化模型,在图案与图案之间建立良好的对应关系。接下来,本文融合两个图案的特点并据此构建能量方程。为获得多样化的新图案,本文采用可逆跳转马尔可夫链蒙特卡洛算法从该能量方程中采样出所需要的结果。最后,为良好地展示所生成的新图案,本文将它们当做高维空间的点,并投影到二维流形上,通过控制流形,实现图案之间的插值和平滑浏览。大量实验表明,本文所提出的插值方法能够在多个不同拓扑结构的样本图案之间生成丰富的新图案;相应的浏览方法能有效地在所有图案之间进行平滑插值,让用户方便地选取所需的新图案。

马宇昊[2](2019)在《基于虚拟现实技术的坡口缺陷图像自动生成方法研究》文中指出作为一种清洁高效的新型能源,核能已广泛应用于众多国家,核燃料棒是核反应堆的组成基元,核燃料棒的端塞焊接工艺是不可或缺的一道工序,由于核燃料棒在生产过程中端面会出现各种缺陷从而影响焊接工序,所以核燃料棒缺陷检测是必需的,但现实中大量缺陷样本的缺少一直是坡口缺陷检测算法的阻碍。针对坡口缺陷图像自动生成方法展开研究,目的是能够向坡口缺陷检测算法提供更多的训练样本。论文在科技部创新方法专项(项目编号:2016IM030300)和工信部智能制造标准化与新模式应用(项目编号:2016ZXFM02016)的资助下,对基于虚拟现实技术的坡口缺陷图像自动生成方法进行了研究与应用。论文的主要研究工作有:(1)首先介绍坡口缺陷的形成原因与分类,然后分别从坡口的三维模型和数字图像处理,分析了坡口三维模型的网格特征、材质特征以及坡口缺陷图像的颜色特征、纹理特征、形状特征和空间关系特征,为基于虚拟现实技术的坡口图像生成鉴定基础。(2)分析并搭建现实实验环境,利用虚拟现实技术构建虚拟实验环境。建立细化坡口模型、建立以自发光材质为主的光源库,使用移动最小二乘变形算法对三维模型进行变形处理制作随机缺陷,利用3ds Max软件在虚拟环境中批量渲染坡口缺陷图像。(3)对仿真生成图片进行预处理,提取坡口圆环轮廓拟合圆心,使用插值法展开圆环,将预处理后的仿真生成图片作为样本训练Faster R-CNN网络检测真实图像从而验证仿真图像的真实性,然后利用仿真图像对自模板算法进行盲测,检验算法的可靠性,进一步验证了提出的仿真缺陷自动生成方法的有效性和实用性。(4)为了实现缺陷图像的自动批量生成,以提高缺陷图像生成效率,基于MAX Script脚本语言进行二次开发,整合了模型、灯光、变形算法、渲染等功能,设计了可编辑缺陷图像自动生成插件。关于坡口缺陷生成方法的研究不仅对这一类型的缺陷检测算法提供了辅助作用,并且对其他类型的缺陷生成方法研究也具有借鉴的作用。

杨志伟[3](2018)在《虚拟手术中心脏次表面散射材质绘制方法研究》文中提出随着虚拟现实和真实感绘制技术的迅猛发展,虚拟手术中软组织的真实感绘制能为现代医学提供更好的视觉反馈和诊疗效果。心脏结构的复杂性及其病灶的隐蔽性使心血管病患病率和死亡率居高不下。心脏次表面散射材质绘制是心脏病灶呈现和真实感的主要来源。因此,提高心脏绘制的真实感是虚拟手术研究的重点之一。本文以人体心脏次表面材质作为研究对象,进行较高精度的心脏表面三维模型重建,构建心脏光照模型分解心脏次表面光照,在能量守恒的基础上改进辐射度积分算法绘制心脏次表面效果,同时基于屏幕和纹理空间对心脏的次表面散射进行混合绘制,结合后处理实现了虚拟手术中心脏次表面散射材质绘制真实感的提升,以便于观察心脏表面的病灶。本文的主要工作与研究成果如下:(1)心脏光照绘制框架设计。根据心脏表面几何模型的三维重建算法构建患者心脏三维模型,并对心脏的相关数据进行预处理,在分析已有的光照模型的基础上,设计虚拟手术中的心脏光照模型,并引入符合心脏光照效果的次表面散射材质绘制方法,提出并阐述本文的总体绘制框架。(2)虚拟手术中心脏光照模型构建与计算。针对心脏手术场景光照特点,分析心脏的光学特性和次表面结构,在此基础上借鉴传统的分层模型构建心脏光照模型。其次,基于能量守恒定律,对入射光线类型和光照物理过程进行分解,分别计算心脏材质的漫反射项,镜面高光项和次表面散射项,融入光照衰减,阴影软化等后处理技术,生成满足心脏真实的光照效果,并采用延迟渲染的思想计算光照进行加速,可以较好地用于虚拟手术中心脏真实感绘制。(3)心脏次表面混合绘制。在对虚拟手术中心脏光照模型构建的基础上,首先将纹理坐标作为渲染对象坐标并利用高斯函数卷积和简化运算,在纹理空间(Texture Space,TS)寻找最优近似值模拟心脏次表面散射效果。其次针对纹理空间算法在组织曲度过大导致区域间散射不足等问题,结合屏幕空间(Screen Space,SS)深度信息和蒙版混合绘制进行消除,通过视差贴图等改善材质细节,最后利用反走样、背面剔除等技术作为后处理,产生更真实的心脏绘制效果。最后,根据本文提出的心脏光照模型设计并开发了心脏次表面散射材质绘制的实验原型系统,实现了各个模块的算法验证和可视化集成,并给出了实验结果与分析。实验结果表明,本文提出的心脏次表面散射材质绘制方法能较好地表现心脏材质的光照特性,符合虚拟手术真实感和实时性的需求,对软组织的真实感绘制具有重要的指导意义。

曾笮[4](2016)在《基于Simulated Tempering的MLT算法研究》文中研究指明计算机图形学是计算机应用中一个很重要的领域,该领域内有一个很基本并且很重要的问题,就是如何将场景中的模型转化为一张图片,该过程称为渲染。随着理论研究的深入,渲染已经从最初的利用经验模型渲染,变为了现在的利用简化的麦克斯韦方程组所得到的模型进行渲染,由此得到的最重要的成果是渲染方程,它使得基于物理的真实感渲染有了数学标准。渲染方程是一个积分方程,难以用常规方法求解,于是研究者将其变形为更加纯粹的积分形式,称为路径积分。研究者们基于路径积分开发了大量的全局照明渲染算法,多通路Metropolis光能传递算法就是其中一种。该算法使用Metropolis自适应采样方法,结合simulated tempering同时对一系列函数进行采样来得到合适的样本对积分进行估计。本文就以多通路Metropolis光能传递算法为基础,分析了该算法在各方面的优缺点,并以其中路径复用率低的缺点为主要目标,通过引入双向Lightcuts中的虚拟点光源、虚拟点感应器的概念,设计出一种新算法,能够有效地弥补原算法路径复用率低,路径空间连续性差,函数零值区域太多等多个方面的不足,并设计了一种适合本文算法的多重重要性采样权值策略,能够较好地综合各种长度的虚拟点感应器的结果,使得对于不同种类的路径自动地使用合适的采样方法。实验结果显示,该算法在漫反射照明占主体,包含少量高光面的复杂可见性场景中有很好的表现。

马存锁[5](2015)在《基于全局光照算法的实时渲染组件研究与应用》文中研究说明随着计算机图形处理性能的提高,三维实时渲染技术逐渐深入到人们生活和工作的各个方面。数字娱乐、建筑设计、城市规划、视景访真等众多应用领域对实时渲染提出了越来越高的要求。其中,真实感作为各个领域对实时渲染技术最普遍的要求,成为计算机图形学领域的重要主题。目前的家用级图形加速卡已经可以实时绘制数百万三角形组成的复杂场景,并且能够利用可编程图形处理器(GPU)完全实时的进行局部光照的计算和显示。为了进一步提高真实感,全局光照算法成为了最重要的技术手段之一。和部分光照算法不同,除了分析光的源头和物体之间的直接互动,还要分析全部光照包括光之间的能量转移的时间分布在任何表面上的光。目前,已经有多款用于生成静态效果图的离线渲染器提供了基于全局光照的光能传递引擎。但是,由于算法的时间和空间复杂度过高,在当前的PC硬件下还没有任何系统能够完全实时的完成全局光照的计算和渲染。本课题的研究目的在于开发一套可重用的实时渲染组件,为各种实时渲染系统提供全局照明算法支持。本课题的目标并不是要实现完全实时的全局光照计算,而是要提供一套完整的方案将离线计算的结果用于实时渲染。最终的渲染组件将能够独立的完成全局光照计算,并将计算结果应用到实时渲染系统中,从而实现全局照明场景的实时绘制。

李茂前[6](2015)在《基于GPU加速的光子映射渲染算法研究与实现》文中认为基于物理渲染的光线追踪能够产生比其他方法更高质量的图像。然而,追踪所有光子路径的计算开销是巨大的;对于复杂场景的高质量图像渲染,可能需花费几个小时,而使用图形处理器(GPU)来加速渲染进程是一种很好的选择。随着统一计算设备架构(CUDA)和OptiX渲染引擎的出现,让GPU的并行加速渲染成为研究热点。本文基于GPU加速的光子映射渲染研究分为关联的两个部分。第一部分,研究了基于GPU的光子映射实现。首先,介绍了全局照明的三种实现方法,包括对光子映射算法的叙述。然后,着重讨论了光子映射中排序网格和随机散列这两种算法的实现,它们都可在GPU中实现。最后,分析了上述两种算法在GPU中实现时的光子映射性能。第二部分,研究了基于CUDA的渐进式光子映射并行实现。首先,描述了渐进性光子映射算法,并对算法进行了改进,以便于其在CUDA架构和多GPU中运行。其次,提出了分布式GPU渲染结构和分布式渐进光子映射,从而实现了基于CUDA的渐进式光子映射并行渲染。最后,分析了在分布式GPU中执行上述算法时的渲染性能。研究结果表明,使用排序网格和随机散列进行渲染的光子映射性能相仿。但排序网格中72%的构建时间都用于光子的排序,随着GPU排序能力的增加,排序网格将更适合于基于GPU的光子映射实现。而采用分布式系统中6个GPU进行渲染,经过1000次迭代,加速比提高到5.7,得到接近线性的加速。

李安寿[7](2014)在《分布式电源系统稳定性研究》文中指出由于具有便于模块化、集成化、易扩展、易维护等众多优点,分布式电源系统在航天航空、电力系统、新能源等领域得到了长足发展和广泛应用。然而,随着电源技术的发展和需求的提升,分布式电源系统的稳定性问题越来越成为一个日益突出的问题。本文针对分布式电源系统在稳定性判据、稳定性分析等方面存在的一些缺点和不足,从分布式电源系统的建模、小信号稳定性、大信号稳定性及遮挡对航天器电源系统稳定性影响等方面进行了深入的研究。本文建立了适合稳定性分析的分布式电源系统中的源模型、负载模型及开关变换器的小信号和大信号模型。特别是针对开关变换器大信号平均模型在CCM(Continuous Current Mode,电流连续模式)、DCM(Discontinuous Current Mode,电流断续模式)模式切换中存在的问题,提出了一种新的模式切换原则,可以更好地反映开关变换器的大信号动态特性。通过实验手段验证了模型在稳定性分析中的有效性,为后文的稳定性研究奠定了基础。在分布式电源系统的小信号稳定判据研究中,阻抗比判据是一种非常流行的方法。针对目前阻抗比判据存在的保守性问题,本文提出了一种使两级级联分布式电源系统小信号稳定的充要条件阻抗比判据,并讨论了任意集成的分布式电源系统的阻抗比判据。针对负载阻抗设计时圆禁区在波特图上难于计算的问题,提出了一种新的扇形禁区,可很容易地完成负载阻抗的设计。仿真研究证明了本文所提出的阻抗比判据及使用扇形禁区进行负载阻抗设计的有效性。针对Lyapunov直接法和直接仿真法在求取分布式电源系统这样一个非线性系统的吸引域时存在的缺点和不足,本文提出了一种基于间接数值仿真法和蒙特卡罗分析求取系统吸引域的方法。该方法使用上包络法来判定系统各状态变量是否收敛,以滤波器和变换器级联的分布式电源系统为例,求取了系统的吸引域。实验结果证明了使用文中方法求取吸引域的有效性。最后,本文分析了遮挡对航天器电源系统稳定性的影响。根据航天器构造复杂、太阳电池阵安装方式多样的特点,建立了航天器3D模型,考虑了构件的相对运动,提出了一种使用改进的投射阴影法和最小矩形法来精确生成太阳电池阵阴影图形的方法。以月球车为实例分析验证了生成阴影图形方法的正确性和快速性,并根据阴影图形计算了受遮挡后的太阳电池阵的输出特性,进而通过求取不同遮挡条件下系统的吸引域分析了遮挡对整个航天器电源系统稳定性造成的影响。

胡高峰[8](2013)在《高精度建筑场景动画的快捷设计与实现》文中认为改革开放以来,中国的建筑业发展十分迅速,随着中国城市化步伐加快和人们的生活水平的提高,高科技的和高档的建筑如雨后春笋不断增长。这些建筑设计是以静态的模型和动态动画的形式逼真的被设计出来,供展示、宣传、报批和施工之用。随着高科技的建筑施工技术水平的提升和普及,对于建筑设计效果的要求也越来越高,于是,对高精度的建筑模型和场景动画的设计和制作被提到日程上来。所谓高精度建筑模型动画是指以精确模型、细致贴图、真实灯光环境设置以及高精度渲染技术与摄影机等技术综合形成的动态的建筑示意动画。以往这样的动画耗时长、速度慢、动用的人力物力多,成本很高。当基于参数化设计的快捷设计的方法和理念的出现,使得上述问题得到较好的解决。本文首先在绪论中对研究背景、意义作出概要,总结国内外研究现状,明确提出论文主要研究方向和目标和达到快捷设计的途径与方式,分析了高精度建筑场景动画设计的特点和高精度建筑场景动画的市场优势;在第2章节中,对首都新机场高精度建筑场景动画的快捷设计需求进行分析,了解首都新机场项目信息与状况和首都新机场高精度建筑场景动画快捷设计特点;第3章中主要是首都新机场高精度建筑场景动画的化快捷设计,解析了首都新机场快捷设计方法、首都新机场高精度建筑场景动画的制作流程和首都新机场高精度建筑场景动画的制作平台;第4章是首都机场高精度建筑场景动画的快捷实现,主要通过参数化3dmax插件walls工具和Vray渲染引擎设置,然后对首都新机场快捷设计进行评估,分析了客户对快捷设计所的认可度等方面;最后在结论中对本文作出总结,并指出本课题研究存在的问题及对该领域未来的研究和发展作出展望。本篇论文,以作者亲自参与的北京新机场高精度建筑模型动画工程设计为实例,对于高精度建筑模型动画的相关理论和设计进行了梳理,并对实施北京新机场高精度建筑模型动画的快捷设计的参数化过程进行了研究与实现。

刘以畅[9](2013)在《视觉艺术中虚拟现实场景渲染方法的研究与应用》文中进行了进一步梳理当今社会计算机技术已深入人心,计算机是用于创造性思维的奇妙工具,它是我们的视觉功能和大脑视皮层功能的延伸,通过这种延伸,我们可以看到更多以前不能看到的景象。作为一种可以创建和感受虚拟世界的计算机仿真系统,三维数字化虚拟现实技术将计算机作为媒介模拟或真实或想象中的场景环境,它是一种多元化信息融合的可交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真。在整个的作品创作过程中,每一个步骤都是最终效果体现的重要方面,但是如何逼真表现图像的视觉效果的关键却是最后的步骤也就是渲染部分。这个步骤也是困扰三维场景设计创作者的难题,这就使得渲染技术成为CG设计领域最为重要的环节,也是广大设计创作者争先探索的领域。作为视觉艺术的创作者,我们必须尝试在更深的层次上观察世界,建立能让观者产生共鸣的模型,我们技术每深入一级,都会将我们看待世界的方式更深入的传达给观者,我们会更惊异于现实世界的丰富性。

罗勇[10](2013)在《三维虚拟校园实时漫游系统YNUVR的研究及实现》文中研究指明随着计算机硬件以及计算机真实感绘制技术的发展,虚拟现实技术得到了突飞猛进的发展,虚拟现实技术已经广泛应用在军事、航天、医学、娱乐、教育、艺术、商业、可视化计算、制造与建筑设计等行业。具有实时性、沉浸感、交互性的三维虚拟校园实时漫游系统YNUVR是虚拟现实技术的一个重要应用,对数字化校园的建设有着重要的意义。三维虚拟校园实时漫游系统YNUVR的主要工作有真实感场景绘制和漫游交互系统的开发两个方面。本文通过查阅国内外相关文献资料,对虚拟现实技术以及真实感绘制关键技术做了相关研究,其中经过对场景中建模技术的分析比较给出了校园实时漫游系统建模方案;GPU作为一个渲染的协处理器,对加速图形绘制起到了很大的作用,所以本文对GPU以及可编程绘制管线做了相关介绍;通过对经典局部光照模型以及半球光照模型研究分析,提出了校园实时漫游系统中模拟环境光使用的基于GPU的三层次环境光的半球光照模型;对于全局照明的基础理论以及校园漫游系统中模拟漫反射光所使用的基于GPU的球谐基光照做了详细的研究;对提高场景模型真实感的纹理映射技术概念与原理做了阐述,分析了纹理滤波的方式。最后使用C++、OpenGL、GLSL利用实时真实感绘制技术和虚拟现实漫游技术实现了具有良好的真实感效果和实时交互性的校园漫游系统YNUVR。

二、Alternative Monte Carlo Approach for General Global Illumination(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、Alternative Monte Carlo Approach for General Global Illumination(论文提纲范文)

(1)拓扑结构可变的图案生成和浏览算法(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 背景介绍
    1.2 相关工作
        1.2.1 约束建模的国内外研究
        1.2.2 基于拓扑改变的变形算法的国内外研究
        1.2.3 采样算法的国内外研究
        1.2.4 浏览算法的国内外研究
    1.3 本文方法
    1.4 论文组织结构
    1.5 本章小结
第二章 图案的关系图模型
    2.1 图案的结构层次
    2.2 关系图模型
    2.3 本章小结
第三章 图案的对应
    3.1 元素之间的对应
        3.1.1 图案元素对应的度量
        3.1.2 离散优化模型
    3.2 关系之间的对应
        3.2.1 元素的关系之间的对应
        3.2.2 关系的关系之间的对应
    3.3 本章小结
第四章 样本图案融合及能量方程的构建
    4.1 新图案的产生
        4.1.1 图案元素的分裂
        4.1.2 图案元素的合并
    4.2 新图案关系的生成
    4.3 面向新图案的样本融合
        4.3.1 元素融合
        4.3.2 关系融合
    4.4 能量方程的构建
    4.5 本章小结
第五章 基于可逆跳转马尔可夫链蒙特卡洛方法的求解
    5.1 马尔可夫链蒙特卡洛采样算法
        5.1.1 Metropolis-Hastings算法
    5.2 可逆跳转马尔可夫链蒙特卡洛算法
        5.2.1 可逆跳转马尔可夫链蒙特卡洛性质
    5.3 面向图案生成的马尔可夫链蒙特卡洛算法与采样
        5.3.1 漫移操作
        5.3.2 跳转操作
    5.4 算法优化
        5.4.1 算法初始值的选择
        5.4.2 算法收敛速度的优化
    5.5 多样性保持
        5.5.1 跳转操作设计
        5.5.2 漫移操作设计
    5.6 算法
    5.7 本章小结
第六章 基于高斯过程隐变量模型的图案插值和浏览
    6.1 采样结果的展示
    6.2 高斯过程隐变量模型
        6.2.1 高斯过程
        6.2.2 高斯过程隐变量模型
        6.2.3 图案高维空间的识别
    6.4 图案高维空间的可视化
    6.5 图案后处理
    6.6 本章小结
第七章 实验结果
    7.1 完整的算法流程
        7.1.1 关系图模型的建立
        7.1.2 元素之间的对应以及关系之间的对应
        7.1.3 样本图案融合
        7.1.4 可逆跳转马尔可夫链蒙特卡洛结果
        7.1.5 高斯过程隐变量模型结果
    7.2 图案生成
        7.2.1 第一组实验
        7.2.2 第二组实验
    7.3 图案浏览
        7.3.1 第一组实验结果的浏览
        7.3.2 第二组实验结果的浏览
    7.4 图案后处理
    7.5 与现有方法的对比与讨论
    7.6 用户调查
第八章 总结与展望
    8.1 论文主要工作总结
    8.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件

(2)基于虚拟现实技术的坡口缺陷图像自动生成方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 缺陷图像生成方法
        1.2.2 基于机器视觉的缺陷检测方法
        1.2.3 虚拟现实技术研究
    1.3 论文主要研究内容及结构安排
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 结构安排
第2章 核燃料棒双Y型坡口分析
    2.1 引言
    2.2 双Y型坡口缺陷的形成及分类
        2.2.1 双Y型坡口缺陷生成原因
        2.2.2 双Y型坡口缺陷分类
    2.3 双Y型坡口的三维模型特征
        2.3.1 网格特征
        2.3.2 材质特征
    2.4 双Y型坡口图像的数字图像特征
        2.4.1 颜色特征
        2.4.2 纹理特征
        2.4.3 形状特征
        2.4.4 空间关系特征
    2.5 本章小结
第3章 仿真坡口缺陷图像的生成
    3.1 引言
    3.2 坡口检测成像环境搭建
        3.2.1 相机选择
        3.2.2 镜头选择
        3.2.3 光源选择
    3.3 坡口缺陷图像生成
        3.3.1 虚拟光学实验环境搭建
        3.3.2 模型材质
        3.3.3 模型变形算法
        3.3.4 模型渲染
        3.3.5 图像生成
    3.4 本章小结
第4章 仿真坡口缺陷图像应用验证
    4.1 引言
    4.2 仿真坡口缺陷图像预处理
        4.2.1 圆心提取
        4.2.2 插值展开
    4.3 基于深度学习的仿真坡口缺陷图像有效性验证
    4.4 基于自适应模板法的仿真坡口缺陷图像应用
    4.5 本章小结
第5章 仿真坡口缺陷图像自动生成插件开发
    5.1 引言
    5.2 脚本插件开发工具——MAX Script语言介绍
        5.2.1 MAX Script脚本语言的功能
        5.2.2 MAX Script脚本语言的优势
        5.2.3 脚本编辑器与脚本可视化编辑器
    5.3 插件功能设计
    5.4 系统实现
        5.4.1 模型建立
        5.4.2 材质赋予
        5.4.3 灯光环境
        5.4.4 相机布置
        5.4.5 模型变形
        5.4.6 渲染出图
        5.4.7 加载插件
    5.5 本章小节
总结与展望
参考文献
致谢

(3)虚拟手术中心脏次表面散射材质绘制方法研究(论文提纲范文)

中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究及发展现状
        1.2.1 虚拟手术系统的研究现状
        1.2.2 次表面散射绘制的研究现状
    1.3 论文主要工作
    1.4 论文结构安排
第二章 虚拟手术中心脏光照模型设计
    2.1 引言
    2.2 心脏模型纹理的预处理
        2.2.1 心脏三维建模
        2.2.2 心脏纹理的预处理
        2.2.3 心脏模型的数据格式
    2.3 虚拟手术中心脏光照绘制算法分析
        2.3.1 心脏次表面散射的作用
        2.3.2 心脏次表面散射算法分析
    2.4 虚拟手术中心脏光照模型设计
        2.4.1 经典光照模型分析
        2.4.2 心脏光照模型设计
    2.5 本章小结
第三章 虚拟手术中心脏光照真实感绘制方法研究
    3.1 引言
    3.2 心脏光照真实感原理
        3.2.1 心脏材质的光学特性
        3.2.2 材质绘制框架结构
    3.3 心脏光照模型的构建
        3.3.1 心脏次表面结构分析
        3.3.2 构建心脏材质光照模型
        3.3.3 心脏的菲涅尔效果
    3.4 心脏材质的光照分析求解
        3.4.1 漫反射项求解
        3.4.2 镜面高光项求解
        3.4.3 单次散射项求解
        3.4.4 多次散射项求解
    3.5 生成真实心脏光照效果
        3.5.1 手术光照衰减
        3.5.2 场景阴影映射
        3.5.3 延迟渲染思想
    3.6 实验结果分析
        3.6.1 心脏光照真实感绘制算法流程
        3.6.2 实验结果分析
    3.7 本章小结
第四章 纹理与屏幕空间混合的心脏材质绘制算法
    4.1 引言
    4.2 心脏材质绘制中光照的空间变换
    4.3 纹理空间心脏次表面散射算法优化
        4.3.1 心脏表面光扩散模拟
        4.3.2 近似拟合扩散曲线
        4.3.3 减少高斯函数计算量
        4.3.4 实现纹理空间的心脏次表面散射
    4.4 屏幕空间心脏次表面散射算法优化
        4.4.1 拟合心脏表面高光
        4.4.2 剔除多余像素绘制
        4.4.3 加入屏幕空间的心脏次表面散射
    4.5 基于纹理与屏幕空间的混合绘制
        4.5.1 基于GPU的多重重要性采样
        4.5.2 帧缓存线性混合
        4.5.3 心脏次表面混合绘制完整算法流程
    4.6 改善心脏绘制效果
        4.6.1 模拟手术真实光照
        4.6.2 表现心脏表面凹凸细节
        4.6.3 心脏绘制背面剔除
        4.6.4 心脏边缘反走样
    4.7 实验结果分析
        4.7.1 心脏次表面散射混合绘制流程
        4.7.2 实验结果及分析
    4.8 本章小结
第五章 系统实现及成果展示
    5.1 引言
    5.2 系统平台搭建
        5.2.1 原型系统开发环境
        5.2.2 原型系统开发流程
    5.3 系统界面介绍
    5.4 实验结果展示与分析
        5.4.1 绘制处理流程
        5.4.2 结果展示与分析
    5.5 本章小结
总结与展望
    1 论文主要工作总结
    2 本文主要创新点
    3 下一步研究工作展望
参考文献
致谢
个人简历
在学期间的研究成果及发表的学术论文

(4)基于Simulated Tempering的MLT算法研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 背景介绍
    1.2 论文简介
第二章 渲染方程与蒙特卡洛积分
    2.1 双向散射分布函数
    2.2 渲染方程
    2.3 蒙特卡罗积分
        2.3.1 简介
        2.3.2 蒙特卡洛积分
        2.3.3 重要性采样
    2.4 小结
第三章 经典渲染算法
    3.1 路径积分
    3.2 局部路径采样
    3.3 路径跟踪
    3.4 多重重要性采样
    3.5 多重重要性采样路径跟踪
    3.6 双向路径跟踪
    3.7 路径空间Metropolis光能传递
    3.8 主采样空间Metropolis光能传递
    3.9 多通路Metropolis光能传递
    3.10 即时辐射度
    3.11 Lightcuts
    3.12 双向Lightcuts
    3.13 小结
第四章 改进的MMLT算法
    4.1 多通路Metropolis光能传递的优缺点
        4.1.1 主采样空间Metropolis光能传递算法的数学描述
        4.1.2 Simulated Tempering
        4.1.3 多通路Metropolis光能传递算法
    4.2 在MMLT中重用路径
        4.2.1 Lightcuts与双向Lightcuts
        4.2.2 Metropolis采样顶点对
        4.2.3 顶点排序
        4.2.4 多重重要性采样权值策略
        4.2.5 VPS采样优化
        4.2.6 非漫反射VPL处理
        4.2.7 退化顶点
        4.2.8 迭代
    4.3 算法局限性
        4.3.1 不能得到焦散效果
        4.3.2 VPL与VPS分布无依据
        4.3.3 并行与内存消耗
    4.4 与双向Lightcuts算法的对比
    4.5 结果及分析
    4.6 小结
第五章 总结与展望
    5.1 未来展望
        5.1.1 虚拟球光源
        5.1.2 概率性连接
        5.1.3 梯度采样
        5.1.4 处理焦散
    5.2 总结
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
攻读学位期间参与的项目

(5)基于全局光照算法的实时渲染组件研究与应用(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 应用背景
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究目的和价值
    1.4 论文的章节安排
第二章 全局光照算法和理论
    2.1 光照和真实感
    2.2 局部光照
        2.2.1 光线追踪
        2.2.2 实时局部光照
    2.3 全局光照理论
        2.3.1 光能传递
        2.3.2 漫反射全局光照
    2.4 基于光线测试的蒙特卡罗算法
        2.4.1 路径跟踪算法
        2.4.2 双向路径跟踪算法
        2.4.3 光子映射算法
    2.5 基于有限元的算法
        2.5.1 三维场景的有限元描述
        2.5.2 辐射度算法
        2.5.3 辐射度算法
    2.6 本章小结
第三章 整体架构
    3.1 目标和需求
        3.1.1 总体目标
        3.1.2 用于实时渲染的离线渲染器
        3.1.3 离线计算引擎的特性
        3.1.4 实时渲染引擎的特性
    3.2 模块划分
        3.2.1 离线计算部分
        3.2.2 实时渲染部分
        3.2.3 编辑工具部分
    3.3 离线渲染流水线架构
    3.4 实时渲染引擎架构
    3.5 对外接口设计
    3.6 本章小结
第四章 算法实现
    4.1 选择合适的全局光照算法
    4.2 辐射度算法及其改进
        4.2.1 基于图像的辐射度算法
        4.2.2 利用多核处理器的计算能力
        4.2.3 利用图形处理器的计算能力
    4.3 光子映射算法及其改进
        4.3.1 光子映射和光照图的结合
        4.3.2 光子跟踪阶段
        4.3.3 光子估计阶段
    4.4 光照图技术
    4.5 实时渲染技术
        4.5.1 高动态范围渲染
        4.5.2 全屏辉光
        4.5.3 实时立体影像生成
    4.6 本章小结
第五章 结论和进一步的工作
致谢
参考文献

(6)基于GPU加速的光子映射渲染算法研究与实现(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
目录
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 研究现状
    1.3 研究内容和论文组织
2 全局照明
    2.1 全局照明模型概述
        2.1.1 光线跟踪算法
        2.1.2 辐射度算法
        2.1.3 光子映射
    2.2 光能渲染方程
        2.2.1 光能传输方程
        2.2.2 渲染方程式
    2.3 光线追踪
        2.3.1 蒙托卡罗光线追踪
        2.3.2 分布式光线跟踪
        2.3.3 路径跟踪
    2.4 辐射度
        2.4.1 辐射通量
        2.4.2 辐射入射和出射度
        2.4.3 辐射率
    2.5 光子映射
        2.5.1 光子映射算法描述
        2.5.2 辐射度估计
    2.6 渐进性光子映射
        2.6.1 估计途径
        2.6.2 算法改进
        2.6.3 无记忆渐进式光子映射
    2.7 参与介质
        2.7.1 辐射传输方程
        2.7.2 体积光子映射
        2.7.3 光束的辐射度估计
    2.8 本章小结
3 CUDA并行框架的实现
    3.1 GPU简介
    3.2 CUDA并行计算框架
        3.2.1 CUDA基本组成
        3.2.2 GPU的线程层次结构
        3.2.3 OptiX光线追踪引擎
    3.3 相对渲染器
    3.4 本章小结
4 渲染算法的实现
    4.1 光子映射算法的实现
        4.1.1 排序网格
        4.1.2 随机散列
    4.2 渲染介质实现
    4.3 基于CUDA并行渲染实现
        4.3.1 分布式GPU渲染结构
        4.3.2 分布式渐进光子映射
        4.3.3 交叉任务动态负载平衡
    4.4 本章小结
5 结果与分析
    5.1 光子映射性能
        5.1.1 渲染场景
        5.1.2 渲染结果
        5.1.3 性能分析
        5.1.4 小结
    5.2 分布式GPU渲染性能
        5.2.0 渲染场景
        5.2.1 单GPU渲染性能
        5.2.2 多GPU渲染性能
        5.2.3 分布式GPU
    5.3 本章小结
6 结论和展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文和参加的科研工作

(7)分布式电源系统稳定性研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状分析
        1.2.1 开关变换器稳定性定义及不稳定的分类
        1.2.2 分布式电源系统建模方法研究现状
        1.2.3 分布式电源系统稳定性研究方法综述
    1.3 本文主要研究内容
第2章 适用于稳定性分析的分布式电源系统建模
    2.1 引言
    2.2 分布式电源系统中模块的几种连接方式
    2.3 开关变换器模型
        2.3.1 适用于CCM、DCM模式及模式切换的大信号平均模型
        2.3.2 开关变换器的小信号平均模型
    2.4 分布式电源系统的源模型
    2.5 分布式电源系统的负载模型
    2.6 模型有效性验证
    2.7 本章小结
第3章 分布式电源系统小信号稳定性研究
    3.1 引言
    3.2 分布式电源系统小信号稳定判据
        3.2.1 文献中已有阻抗比判据回顾
        3.2.2 两级级联系统小信号稳定的充要条件
        3.2.3 n级级联的阻抗比判据
        3.2.4 M个源变换器和N个负载变换器级联的阻抗比判据
        3.2.5 任意集成的分布式电源系统阻抗比判据
    3.3 稳定裕度
    3.4 一种适用于负载阻抗设计的阻抗比禁区
    3.5 仿真验证
    3.6 本章小结
第4章 分布式电源系统大信号稳定性研究
    4.1 引言
    4.2 分布式电源系统的非线性因素分析
    4.3 基于蒙特卡罗分析的间接数值仿真法求取吸引域
    4.4 吸引域求取实例及实验验证
    4.5 本章小结
第5章 遮挡对航天器电源系统稳定性影响分析
    5.1 引言
    5.2 太阳电池阵阴影图形计算
        5.2.1 3D模型建立及读取
        5.2.2 遮挡算法
    5.3 遮挡对太阳电池阵的影响分析
    5.4 遮挡对航天器电源系统稳定性影响分析
        5.4.1 航天器电源系统模型
        5.4.2 遮挡仿真实例及分析
        5.4.3 遮挡对稳定性影响分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历

(8)高精度建筑场景动画的快捷设计与实现(论文提纲范文)

摘要
Abstract
目录
绪论
    1.1 论文研究背景及意义
    1.2 国外研究现状
    1.3 国内研究现状
    1.4 论文研究主要目标
    1.5 达到快捷设计的途径与方式
    1.6 高精度建筑场景动画设计的特点
    1.7 高精度建筑场景动画的市场优势
    1.8 论文研究的意义
    1.9 论文的结构
第2章 首都新机场高精度建筑场景动画快捷设计需求分析
    2.1 首都新机场项目信息与状况
        2.1.1 项目分析——概念设计(总图)
        2.1.2 项目概况
        2.1.3 项目现场气候
        2.1.4 温度
        2.1.5 建筑朝向及设计理念
        2.1.6 寒冷季节策略(10 月至翌年 4 月)
        2.1.7 炎热季节策略(5 月至 9 月)
        2.1.8 CFD 模拟
        2.1.9 高精度外部设计
        2.1.10 高精度建筑内部设计
        2.1.11 设计要点
        2.1.12 空间表现复杂:三维立体
    2.2 首都新机场——高精度建筑场景动画快捷设计特点
    2.3 高精度建筑场景动画首都机场场景
第3章 首都新机场高精度建筑场景动画快捷设计
    3.1 首都新机场快捷设计方法
        3.1.1 深入研究设计
        3.1.2 参数化设计过程
        3.1.3 参数化过程设计的关键环节
        3.1.4 参数化建模与三维建模主要的区别:
        3.1.5 参数化未来发展优势:
    3.2 深入探究 V-ray 引擎设计
        3.2.1 调节校准监视器
        3.2.2 改变线性工作流程
        3.2.3 Vray 间接照明
        3.2.4 图像采样
        3.2.5 材质参数
        3.2.6 物理相机
    3.3 首都机场高精度建筑场景动画的制作流程
        3.3.1 充分准备
        3.3.2 造型
        3.3.3 动画设置
        3.3.4 纹理照明
        3.3.5 生产
        3.3.6 渲染输出
        3.3.7 后处理
        3.3.8 输出
    3.4 首都机场高精度建筑场景动画的制作平台[4]
        3.4.1 硬件平台
        3.4.2 软件平台
第4章 首都新机场高精度建筑场景动画的快捷实现
    4.1 参数化 3dsmax 插件 walls 工具
        4.1.1 主界面
        4.1.2 独立功能工具条
        4.1.3 生成 walls
        4.1.4 生成 walls
        4.1.5 一步生成 walls
        4.1.6 连续创建分层墙体
        4.1.7 去掉洞口
        4.1.8 单墙加洞
        4.1.9 强制加洞
        4.1.10 连续开洞
        4.1.11 合并墙体
        4.1.12 水平切
    4.2 Vray 引擎设置(首都机场)
        4.2.1 调节校准监视器
        4.2.2 改变线性工作流程
        4.2.3 Vray 间接照明
        4.2.4 图像采样
        4.2.5 材质参数
        4.2.6 物理相机
    4.3 首都新机场快捷设计评估
        4.3.1 客户对快捷设计所的认可度
        4.3.2 模块划分带来的快捷
        4.3.3 快捷设计的总体构想
结论
    5.1 本课题研究存在的问题
    5.2 本课题研究展望
参考文献
致谢

(9)视觉艺术中虚拟现实场景渲染方法的研究与应用(论文提纲范文)

摘要
Abstract
引言
1 三维场景设计制作常用软件
    1.1 Autodest Maya 软件
        1.1.1 三维空间与轴线
        1.1.2 Maya 简介
        1.1.3 Maya 中渲染器的使用
    1.2 3ds max
        1.2.1 3ds max 简介
        1.2.2 3ds Max 的应用领域
    1.3 Maya 与 3ds Max 的不同应用领域
    1.4 Lightwava 简介
2 渲染的基本概念
    2.1 光线的传播
        2.1.1 反射
        2.1.2 折射
        2.1.3 透射
    2.2 全局照明
    2.3 HDRI
3 三维设计制作渲染引擎
    3.1 Brazil 渲染器
        3.1.1 关于 Brazil
        3.1.2 Brazil 的关键特色
    3.2 Lightscape-再创渲染动画新纪元
    3.3 VRay 渲染器
        3.3.1 VRay 渲染器介绍
    3.4 Maxwell 渲染器
    3.5 FinalRender 渲染器
结论
参考文献
后记(含致谢)
攻读学位期间取得的科研成果清单

(10)三维虚拟校园实时漫游系统YNUVR的研究及实现(论文提纲范文)

摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
    1.1 虚拟现实技术的概述与应用
        1.1.1 虚拟现实技术概述
        1.1.2 虚拟现实技术的应用
    1.2 虚拟现实技术国内外研究现状
    1.3 研究背景以及意义
    1.4 本文的工作内容
    1.5 本文的组织结构
第二章 虚拟校园漫游系统的基础研究
    2.1 设计目标
    2.2 虚拟场景建模的选择
        2.2.1 基于三维几何的建模技术
        2.2.2 基于二维图像的建模技术
        2.2.3 三维几何与二维图像混合的建模技术
    2.3 系统开发环境介绍
        2.3.1 建模工具3ds Max简介
        2.3.2 3DS文件格式简介
        2.3.3 OpenGL API简介
    2.4 GPU以及可编程渲染管线
    2.5 本章小结
第三章 虚拟场景渲染关键技术的讨论
    3.1 光照模型
    3.2 局部光照模型
        3.2.1 漫反射与Lambert漫反射模型
        3.2.2 Phong镜面反射模型
        3.2.3 Blinn-Phong镜面反射模型
        3.2.4 环境光与基于GPU的半球光照模型
    3.3 全局光照模型
        3.3.1 辐射率
        3.3.2 渲染方程
        3.3.3 蒙特卡罗方法
        3.3.4 全局光照算法
        3.3.4.1 球谐基函数
        3.3.4.2 球谐基光照
    3.4 纹理映射技术
        3.4.1 纹理映射概述基本原理
        3.4.2 纹理滤波方式
    3.5 本章小结
第四章 虚拟校园实时漫游系统YNUVR的设计与实现
    4.1 虚拟校园系统设计
        4.1.1 系统整体功能模块
        4.1.2 系统的结构设计
    4.2 虚拟校园系统关键模块实现
        4.2.1 基本场景渲染的实现
        4.2.2 光照效果实现
        4.2.3 漫游技术的实现
        4.2.4 系统整体结果
    4.3 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
致谢

四、Alternative Monte Carlo Approach for General Global Illumination(论文参考文献)

  • [1]拓扑结构可变的图案生成和浏览算法[D]. 曾嘉晟. 华南理工大学, 2019(06)
  • [2]基于虚拟现实技术的坡口缺陷图像自动生成方法研究[D]. 马宇昊. 湖南大学, 2019
  • [3]虚拟手术中心脏次表面散射材质绘制方法研究[D]. 杨志伟. 福州大学, 2018(03)
  • [4]基于Simulated Tempering的MLT算法研究[D]. 曾笮. 上海交通大学, 2016(01)
  • [5]基于全局光照算法的实时渲染组件研究与应用[D]. 马存锁. 电子科技大学, 2015(03)
  • [6]基于GPU加速的光子映射渲染算法研究与实现[D]. 李茂前. 浙江工商大学, 2015(05)
  • [7]分布式电源系统稳定性研究[D]. 李安寿. 哈尔滨工业大学, 2014(12)
  • [8]高精度建筑场景动画的快捷设计与实现[D]. 胡高峰. 北京工业大学, 2013(01)
  • [9]视觉艺术中虚拟现实场景渲染方法的研究与应用[D]. 刘以畅. 河北师范大学, 2013(05)
  • [10]三维虚拟校园实时漫游系统YNUVR的研究及实现[D]. 罗勇. 云南大学, 2013(02)

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通用全局照明的替代蒙特卡罗方法
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