自动微分在计算机图形学中的应用

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自动微分是用于计算多变量函数的导数和偏导数的一种微分技术,在给定一个多变量光滑函数值的程序代码后,可以很容易地利用自动微分来实现有关导数和偏导数的精确计算。计算机图形学是一种研究基于物理定律、经验方法以及认知原理,使用各种数学算法处理二维或三维图形数据,生成可在计算机等显示设备上显示的可视化数据的科学。其主要研究的内容就是研究如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。隐式曲线是计算机图形学中表示平面曲线的一种,用传统的方法去绘制它并不简单而且其图形效果也不太理想。本文将自动微分技术与泰勒方法相结合应用到计算机图形学领域隐式函数曲线绘制的细分算法中,并通过实例与未使用自动微分技术前的隐式曲线绘制方法作比较和分析,展示了自动微分方法在绘制隐式曲线方面的优势。中心形式的区间算术是一种估计多项式函数取值范围的有效方法。文章又对传统自动微分技术作了新的改进,将自动微分与中心形式的区间算术相结合再应用到隐式函数曲线绘制的细分算法中,并再次通过实例与以往的几种隐式曲线绘制方法作比较和分析,实验数据表明将中心形式的区间自动微分应用在隐式曲线的绘制中其理论数据更精确,图形质量更为优越。
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