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传统计算机图形学,涉及到建模、消隐、投影、裁剪和光照明等计算,对于人群这样的大规模场景,现有的计算机硬件无法实现几何场景的实时绘制。基于图像的绘制技术目前已在图形学领域引起了极大的关注,它在图像合成方面的强大优势给传统基于几何绘制技术带来了另一种选择。随着对虚拟人绘制真实感和实时性要求的不断提高,基于图像的人群绘制也成为了一个研究热点。
基于布告板(Billboard)的绘制系统有着广泛的应用,因此本文首先对此技术做了介绍并实现了一个基于布告板的人群绘制系统,实验结果证明基于布告板的绘制在对于视点较远时能得到较好的绘制速度,但与此同时,由于人群的群聚性,当视点连续变化时绘制的真实感不能得到保证。
基于渲染到纹理(RTT—Render To Texture)的绘制技术在解决大规模场景绘制有着广泛的应用,因此本文对此技术做了介绍,基于此技术实现了一个基于渲染到纹理的人群绘制系统,实验结果证明这种技术在人群绘制上可以和基于几何的人群绘制达到同样的真实感,但是由于此技术是基于两遍绘制,因此绘制速度会下降一半,因此如果能结合LOD(细节层次)和GPU(图形处理单元)那么这种技术在大规模人群绘制有着很好的应用。
基于深度图像的几何模型绘制从另一个角度弥补了传统基于几何绘制技术的不足,它绘制速度更快、与模型复杂度无关而且对资源要求更少,因而对于大数据量几何模型的简化和实时三维仿真具有重要的研究价值。因此本文将深度图像的绘制技术引入到人群绘制中,可以使得在漫游时得到真实的全方位的人群图像。针对基于深度图像绘制技术领域的3D-Warp算法,介绍了透视投影下的3D-Warp算法,实现了一个球面投影采集系统并且成功将3D-Warp算法移植到了GPU中,实现了一个基于此算法的GPU版人群绘制系统。