基于图形与图像的混合绘制技术

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1、（西安虚拟现实工程技术研究中心，西安:&"":!）;<()2=：>)0=20*?>)0*@A)>BB$CB($C0摘要随着虚拟现实技术的发展，对基于图形与图像的混合绘制技术提出了越来越高的要求。基于图形与图像的混合绘制技术是虚拟现实、动态仿真、实时可视化、高品质动画等越来越多的图像、图形应用技术的实现基础。该文对各种基于图形与图像的混合绘制技术进行分类综述、研究和展望。关键词基于图像的绘制（’,/）混合绘制分布绘制实时图形生成虚拟现实文章编号&""!<%##&<（!""#）"%<"&"&<"D文献标识码5中图分类号EF8&&$:

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5、=1+)=2GA引言随着虚拟现实应用领域的日益扩大及应用内容的复杂化，尤其近两年网络图形技术的高速发展，真实感图形实时绘制技术的需求急剧增加。因此研究并采用一些可以应用在现有通用计算机平台上，高效的图形绘制算法以进一步加速对复杂场景和造型的绘制；解决绘制算法在速度、质量及场景复杂度之间越来越突出的矛盾，已经成为计算机图形学领域一个非常重要的课题。概括起来，图形绘制技术可以归为两类：基于几何造型的绘制和基于图像的绘制（’()*+,)-+./+0.+120*，’,/）传统的图形绘制技术是采用光线跟踪、辐射度等模拟自然光照物理过程的方

6、法在计算机上生成照片般真实感结果的图形处理过程。它的特点是基于几何景物模型而绘制，计算量庞大，难以在普通计算平台上实时处理。为了解决这一技术问题，人们提出了基于图像的绘制方法（’,/）。’,/是指通过一组预先获得的图像，而不是用三维模型来编码一个场景，并且通过适当组合这些图像来产生场景的新视图，以完成绘制工作。从已知的图像中合成新视图的’,/方法引起了计算机图形学和计算机视觉界中有关研究人员的普遍兴趣，并且在全世界范围内形成了’,/的研究热潮。与传统的基于模型的绘制方法相比，’,/方法有以下优点：计算量适中；独立于场景复杂度；满

7、意的绘制质量。作为已知的源图像不仅可来自于绘制系统，也可从真实环境中捕获，因此可以反映更加丰富的明暗、颜色、纹理等信息并且计算开销都是一样的。&在3’44/5678%和88国际图形学会议上，基于图形与图像的混合绘制技术已被列为了重点的研究论题，各国的研究者正从基于几何绘制算法的改进、基于图像的绘制、混合绘制等多个方面试图解决这一难题。!基于几何绘制算法的改进从图形绘制算法诞生以来，不断改进算法的性能就一直是研究者努力的目标。由于光线跟踪的求交计算与场景复杂度相关，当景物表面数量大时，光线与景物的求交测试将耗费大量的时间。实际上，

8、一条光线与场景中物体的相交次数是很少的通过对景物的空间划分可以将场景所在空间分割成若干均匀或非均匀的网格，使光线只与它所穿过的网格单元所含的景物表面求交，利用网格的连续性使光线与景物的求交次数减少从而能有效地提高绘制速度。目前几何绘制经常采用的八叉树光线跟踪就是