基于人眼視覺生理、心理的表達(dá)式繪制算法研究.pdf

1、近年來，隨著對(duì)人類視覺系統(tǒng)研究的逐步深入，研究人員對(duì)人類視覺感知的生理和心理機(jī)制有了進(jìn)一步的了解，并嘗試將人類視覺領(lǐng)域的相關(guān)理論應(yīng)用到圖形學(xué)中，以期利用人類視覺系統(tǒng)的特點(diǎn)來指導(dǎo)、優(yōu)化和加強(qiáng)相關(guān)的圖形學(xué)算法。但由于圖形學(xué)研究對(duì)象的復(fù)雜性與多樣性，并非所有的圖形學(xué)應(yīng)用問題都能輕而易舉地找到現(xiàn)成的解決方案。
　　 本文就如何將人類視覺的生理、心理感知機(jī)制應(yīng)用到傳統(tǒng)的圖形學(xué)領(lǐng)域展開研究，具體而言，進(jìn)行了如下三方面的研究工作：
　　

2、 1、根據(jù)人類視覺系統(tǒng)的生理感知特性，提出了一種新穎的中心凹濾波方法來模擬二維圖像上的人眼凝視效果。本文采用Mipmap金字塔來代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法中的高斯濾波，利用Mipmap易于硬件高效生成的特性，來達(dá)到實(shí)時(shí)的處理速度。同時(shí)，通過利用雙邊濾波權(quán)重來對(duì)Mipmap進(jìn)行線性插值，不僅可以保留住更多的細(xì)節(jié)特征，還可以避免過多的計(jì)算量，從而使本文算法可以達(dá)到實(shí)時(shí)、高效的人眼凝視效果模擬。另外，本文還為用戶提供了一個(gè)可選擇的凝視區(qū)域增強(qiáng)顯示技術(shù)，即

3、提出了基于人眼的Cornsweet效應(yīng)的細(xì)節(jié)增強(qiáng)技術(shù)。與前入的方法比較，本文在獲得相同模擬效果的同時(shí)，處理速度上得到很大的提升。
　　 2、探討了人類視覺系統(tǒng)的接收特性在三維場景實(shí)時(shí)繪制領(lǐng)域的應(yīng)用。提出了一種基于分布式光線跟蹤的中心凹繪制算法來對(duì)三維場錄進(jìn)行實(shí)時(shí)繪制。首先，根據(jù)人類視覺系統(tǒng)的對(duì)比敏感度函數(shù)在成像空間上進(jìn)行自適應(yīng)的采樣操作，在保證視覺感知的情況下，盡可能降低采樣點(diǎn)的數(shù)量。其次，在光線與場景的求交過程中，運(yùn)用深度剝離

4、技術(shù)對(duì)三維場景建立非規(guī)則的空間層次結(jié)構(gòu)，并在此結(jié)構(gòu)上提出了求交區(qū)域逐漸精細(xì)化的算法來不斷縮小三維場景中的潛在相交面片集合，從而加速光線與場景的求交過程，在獲得高質(zhì)量的繪制結(jié)果的同時(shí)，達(dá)到了實(shí)時(shí)的繪制速度。
　　 3、將人類視覺系統(tǒng)的心理感知特性應(yīng)用到三維模型的增強(qiáng)繪制，提出了一種基于加權(quán)的最小二乘法的優(yōu)化算法來對(duì)模型表面的幾何信息進(jìn)行增強(qiáng)處理。本文基于一系列用戶實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建了一個(gè)新穎的自適應(yīng)增強(qiáng)函數(shù)。通過該函數(shù)，可對(duì)不同表面的幾何

5、信息進(jìn)行自適應(yīng)的增強(qiáng)，達(dá)到令人滿意的增強(qiáng)繪制效果。另外，本文還設(shè)計(jì)了一種局部細(xì)節(jié)調(diào)節(jié)算法，允許用戶在模型上的任何細(xì)節(jié)區(qū)域進(jìn)行增強(qiáng)編輯操作，從而使我們建立的平臺(tái)更加方便用戶交互使用。
　　 本文的研究工作分別從圖形學(xué)的三個(gè)應(yīng)用方向引入人類視覺系統(tǒng)的相關(guān)理論，雖然各自獨(dú)立成章，但相輔相成、逐層深入。同時(shí)，構(gòu)建了一個(gè)實(shí)用的、魯棒的用戶操作平臺(tái)，在二維圖像處理、三維場景繪制以及三維模型細(xì)節(jié)增強(qiáng)繪制領(lǐng)域獲得了令人滿意的處理效果。最后一章總