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基于图像的绘制技术(IBR)作为计算机图形学、计算机视觉和图像处理多领域交叉的热点研究,近十年来取得了显著进展。其中,基于图像的视觉凸壳(IBVH)方法将建模的思想引入绘制,使计算简化到二维图像平面,从而在相对低的开销下实现了较高的绘制效率,被广泛应用于各种场合。尽管如此,IBVH技术所需要处理的大量图像数据,仍使得传统绘制实现框架下很难满足实时性的要求。
可编程图形处理单元(GPU)是图形显卡的心脏,它的出现从硬件上提高了图形计算的速度,其并行处理机制特别适合处理大规模的数据。当今显卡技术日新月异的飞速发展,带来了GPU愈加强大的可编程性和运算能力,客观上使得利用商用显卡GPU来解决IBR技术计算量大的问题成为可能。
本文针对基于图像的绘制技术的运算瓶颈问题以及GPU技术的发展趋势,展开了Visual Hull流程框架下基于GPU的图像绘制技术的理论模型和算法模型的研究。目标是对IBVH算法通过硬件加速,实现具有真实感的实时图像绘制,然后再利用立体投影仪将绘制结果输出,更好的展示真实场景绘制效果。
具体而言,本文分别把IBVH的模型绘制和直接绘制两种算法改造为适合在GPU上运行的程序,以达到绘制的实时性,并在实现中研究去除新视图中的纹理不一致的方法,改善绘制质量。
另外,为了便于展示场景,本文在软件上设计了不同角度图像的并行绘制和输出算法,为投影仪输出两张视差可调整的图像,并针对显卡编写了控制图像传输和显示的程序,以将实时绘制结果输出到立体投影仪,达到实时的任意角度的立体显示。