基于图象的绘制（Imape-based Rendering）技术是目前计算机图形学的研 究热点之一。与传统基于几何造型的绘制技术相比较，它具有造型简单、成象 复杂度与场景复杂度无关、真实感强等许多优点。因此自九十年代初被提出以 后，该技术引起了学术界和工业界的广泛关注，在短短几年内得到了迅速发展， 逐渐成为计算机图形学中一个具有强大生命力和应用前景的重要分支，被广泛 应用于虚拟现实、动画等许多领域。 IBR技术是一个比较新的课题，研究起步较晚，仍然有许多问题如空洞、 多幅图象合成的效率等需要解决。本文对DBR技术中一些理论和应用问题进行 了深入分析和探讨，提出了一些基于深度图象的快速绘制算法。其研究工作以 及创新思想包括以下几个部分： 1）基于深度预测的多幅参考图象合成算法。在论文第二章中，本文提出 了一种多幅图象合成算法。该算法首先进行主参考图象位移值的正向映射，以 获取目标图象所对应的位移图：然后通过一个深度预测算法，对尚未完整的位 移图作空洞填补：最后由逆向映射过程来生成最终目标图象。 与己有的三维变换方法相比较，该方法不但成功地填补了由于投影区域扩 张而产生的第一类空洞，而且成功地填补了由于空间深度非连续物体相互遮挡 而产生的第二类空洞，从而方便地实现了虚拟环境中的漫游；基于物体表面深 度的连续性，本文提出了一个位移预测方法——此方法可以从单幅参考图象获 得逆映射过程中所需要的目标图象的位移信息，从而大大提高了算法的效率： 与通常的正向映射算法相比，此算法克服了多幅参考图象所带来的计算量成倍 增长等问题，而且误差较小。 2）基于极线几何的快速逆映射算法。利用参考图象的边界信息与隐含的 遮挡关系，以及极线几何的性质，本文第三章提出了一个基于极线几何的快速 3－‘一 中国科学院软件研究所博士学位论文 基于图象的快速绘制技术的研究 逆映射算法，从多幅参考图象精确合成当前视点目标图象。算法首先对参考图 象作简单预处理，由深度提取参考图象的边界信息。然后从参考图象中选出一 幅作为主参考图象，逐次分段处理目标极线，以生成目标图象。最后从其它参 考图象搜索对应象素以填补目标图象中的空洞。 利用极线几何的性质和参考图象的边界信息，该方法加速了逆映射过程中 对应匹配点的搜索。由于映射过程中，只需处理参考图象的边界点对，即可得 到对应目标极线上所有点的深度信息，因此大大提高了成象速度和精度。与已 有的逆映射算法相比，新方法便于处理深度非连续的图象。 3）层次纹理映射。在第四章中，本文提出了层次纹理映射算法。该算法 将深度图象按深度分层存放，然后利用纹理映射的硬件支持，用通常的纹理映 射方法将各LT图象由后往前依次映射到成象面上就能生成目标图象。由于层 次纹理图象需要较大的存储空间，并且在装人纹理缓冲时要花费大量时间，本 文还提出一种基于压缩层次纹理图象的目标图象生成算法。 层次纹理映射方法充分发挥图形硬件的功能，可以模拟粗糙物体表面的三 维凹凸细节，这是传统纹理映射方法难以表现的。实验表明新算法是有效的， 尤其适于处理那些与整个物体大小相比深度层次不太多的三维景物，如有表面 凹凸纹理（浮雕、门窗等）的建筑物表面等，可以达到实时效果。