《基於預計算的環境貼圖實時O(1)濾波研究》是依託湖南大學，由肖懿擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於預計算的環境貼圖實時O(1)濾波研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：肖懿
- 依託單位：湖南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
環境貼圖的O(1)濾波方法作為提高渲染圖像質量的重要手段，被廣泛套用於需要實時渲染速度的圖形學套用中。與二維圖像不同的是，環境貼圖是對閉合球面的採樣，其數據連續無邊界。如何在保證濾波內容連續的基礎上實現O(1)濾波是目前亟待解決的問題。本項目針對環境貼圖中最常用的立方體圖，在區域求和表的基礎上，利用立方體圖的特點，提出一種將立方體圖上不規則區域的積分轉化為輔助函式上規則長方體內積分的新思路，從而實現內容連續的實時O(1)均值濾波。在此基礎上，本項目擬利用近似核函式的方法實現O(1)非均勻濾波，並進而利用分段線性近似的方法實現空間與值域核函式任意的O(1)雙邊濾波。此外，本項目也將利用積分直方圖方法提出一種適用於立方體圖的目標檢測與跟蹤框架。通過這些研究，本項目將產生一系列適合立方體圖的新的O(1)濾波方法與目標檢測、跟蹤算法，這些成果可以為基於立方體圖的計算機圖形學與視覺套用提供重要工具。
結題摘要
環境貼圖的O(1)濾波方法作為提高渲染圖像質量的重要手段，被廣泛套用於需要實時渲染速度的圖形學套用中。與二維圖像不同的是，環境貼圖是對閉合球面的採樣，其數據連續無邊界。如何在保證濾波內容連續的基礎上實現常數時間的均值濾波是目前亟待解決的問題。本項目針對環境貼圖中最常用的立方體圖，在區域求和表的基礎上，利用立方體圖的數據分布特點，提出一種將立方體圖上不規則區域的積分轉化為輔助函式上規則長方體內三維區域求和表的新思路。基於該思路，我們根據立方體圖的特點設計並實現了常數時間的立方體圖均值濾波算法。該算法包括了一種適用於GPU加速的三維區域求和表生成算法，一個適用於GPU存儲的區域求和立方體數據結構；以及適於GPU加速的濾波區域快速讀取算法。 我們把該均值濾波算法套用於環境光照與全方向實時陰影渲染等套用中。結果表明我們的算法不僅具有良好的濾波品質，在常規GPU上也具有良好的運行速度，達到了預期目標。在此基礎上，本項目利用近似核函式的方法實現空域上的O(1)非均勻濾波，並進而利用分段線性近似的方法實現空間與值域核函式任意的O(1)雙邊濾波。此外，本項目也利用積分直方圖方法提出一種適用於立方體圖的目標檢測與跟蹤框架。本項目的研究成果不僅可為動態環境映射、柔和陰影渲染等圖形學套用，而且可以為全景圖像、視頻處理等計算機視覺套用的研究提供重要的工具。
