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1. 结合描述性文本的三维模型语义检索方法

王羡慧覃征庄春晓张选平

计算机应用 2011, 31 (01): 1-5.

摘要（1449）

PDF （907KB）（1239）

为了提高三维模型的检索性能，针对当前三维模型检索系统的语义检索功能无法支持用户的主观性描述文字的问题，提出一种基于内容和描述性文本结合的三维模型语义检索方法。该方法首先为三维模型构造语义树；然后，利用语料统计的方法，计算输入的描述性文本和语义树节点扩充信息的相关程度，将相关度较高的一部分节点的三维模型实例提取出来，得到一个经过语义约束的较小的三维模型集合；最后，使用用户输入的三维模型实例在这个经过语义约束的较小的三维模型集合里进行形状相似性匹配，依据匹配度的大小返回给用户三维模型检索结果。实验中，使用WordNet对一些名词的释义作为描述性文本输入。在普林斯顿大学的PSB三维模型数据集上的实验结果表明，该方法在大多数类别中的查准率—查全率性能好于传统的基于内容的三维模型检索方法。

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2. 基于内容的Focus+Context可视化技术

吴金亮刘利刚

计算机应用 2011, 31 (01): 6-10.

摘要（1169）

PDF （860KB）（1088）

尽管一些研究通过可视化技术较好地解决了大数据量信息在相对较小的屏幕上的显示问题，但很少有方法可以给用户提供一种直观灵活可控的交互方式。提出一种允许用户随意指定Focus区域的方法，并设计了一个巧妙的能量模型来保持Focus区域的细节。为了减少Context 区域的扭曲，用户可以指定一个Glue区域。通过变形能量的光滑扩散，Focus区域的扭曲被分布到其他区域。大量实验结果证明，所提出的方法能极大地改善可视化效果，帮助用户在较小的屏幕上了解更多信息。

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3. 并行绘制系统中基于网络处理单元的图像合成及显示

李瑞瑞张一天秦桂明秦开怀

计算机应用 2011, 31 (01): 11-15.

摘要（1211）

PDF （1023KB）（1125）

随着绘制任务复杂度和绘制数据规模不断增长，使用PC集群进行分布式并行绘制是一个常用的解决方案。Sort-last分布式并行绘制方法具有好的扩展性和负载平衡，但由于图像合成瓶颈的限制，绘制速度不能满足实时需求。本文提出了一个使用网络处理单元（NPU）来进行快速硬件图像合成的方法，开发了一个sort-last并行绘制系统NPUPR。实验表明，针对4个绘制节点，基于NPU的硬件图像合成方法与direct send的合成算法相比，绘制速度有了4倍的提高。本文也给出通过增加网络处理单元来扩展系统支持更多绘制节点的方案，分析表明，系统图像合成性能不会随节点个数的增加而明显降低。

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4. 基于广义势场的三维形体多层次线骨架构建

马锐伍铁如

计算机应用 2011, 31 (01): 16-19.

摘要（998）

PDF （812KB）（962）

在Cornea建立的基于广义势场的骨架生成算法的基础上,提出一种新的多层次线骨架构建算法。通过选取不同的r值简化边界点,减少了斥力场的计算时间。与Cornea算法不同,选取曲面变分替代曲率,并选取局部曲面变分值较高的边界点作为种子点生成多层次的骨架。由于曲面变分比曲率更适用于反映点云形体表面的性质且计算速度较快,因此该算法更适于处理点云,且具有一定的鲁棒性。同时分析了不同的r值与骨架连通性和计算时间的关系。实验结果表明,经边界点简化处理,斥力场计算时间比原来减少一半左右,且以此生成的骨架能够保持较好的光滑性和连通性。还尝试了另一种基于曲面变分简化边界点的准则,并仔细考查了高曲面变分点、邻域半径k以及不同的空间划分尺度n对多层次骨架生成的影响。

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5. 基于边的自适应实时三维跟踪

曾晓奇· 董子龙章国锋华炜

计算机应用 2011, 31 (01): 20-24.

摘要（1268）

PDF （840KB）（1137）

针对缺乏纹理特征的物体，提出了一种基于边的自适应实时三维跟踪方法。在已知物体三维模型的情况下，通过基于历史运动信息的物体边缘检测与跟踪，可以有效准确地求解出摄像机的外参。基于并扩展了现有的基于边的实时跟踪算法，其主要工作体现在以下三个方面： 1）提出自适应阈值和基于历史信息估计当前帧的运动趋势的方法，从而提高边匹配算法在快速运动时的稳定性；2）提出一种基于随机抽样一致性（RANSAC）的边匹配策略，可以有效剔除误匹配的边，从而提高复杂模型的跟踪稳定性；3）利用抽取轮廓边的算法将边跟踪算法从CAD模型扩展到一般的面片模型。实验结果证明了该方法的鲁棒高效，能够满足增强现实、虚拟装配等应用需求。

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6. 并行绘制系统Chromium中的3D模型数据压缩

王欢秦开怀

计算机应用 2011, 31 (01): 25-28.

摘要（1027）

PDF （675KB）（1049）

网络带宽不足严重限制了Chromium等并行图形绘制系统渲染巨型几何场景的速度。通过对网络传输中的几何数据进行无损压缩，提出了一种能有效缓解网络负荷的方法。该方法可以很容易地实现不同算法对特定几何数据的压缩。实现了ZLib和哈夫曼算法对Chromium系统的压缩，测试了系统对10类OpenGL应用程序的加速比和压缩比，以及在4种配置环境下的并行运行效果。使用ZLib算法时，测试程序的运行速度都有不同程度的提高，最高提升3倍；数据压缩比平均在5.0以上，最高为30；并行绘制加速比在单服务器数目下最高。ZLib算法整体表现良好，能有效减少网络通信量。

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7. 基于二阶矩的SIFT特征匹配算法

钟金琴檀结庆李莹莹辜丽川

计算机应用 2011, 31 (01): 29-32.

摘要（1025）

PDF （652KB）（1000）

摘要：为了解决了图像视角变化时造成的匹配率低的问题，作者提出了基于二阶矩的SIFT特征匹配算法。算法在尺度空间检测出特征点，用仿射的二阶矩来估计特征点的椭圆邻域，把椭圆邻域梯度的主方向作为该特征点的方向，生成特征向量，最后采用欧氏距离作为度量函数进行特征向量的匹配。实验表明，改进后的算法继承了SIFT算法对图像缩放、旋转等不变性，而且增强了图像对视角的仿射不变性，极大地改善了匹配效果。

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8. 基于法矢调整的浮雕曲面粘贴算法

刘胜兰汤正翔李博张丽艳

计算机应用 2011, 31 (01): 33-36.

摘要（1037）

PDF （667KB）（1008）

浮雕是一类将细节附着在平面或曲面背景上的复杂曲面，设计时其背景大多为平面，应用时根据需要将其粘贴在不同的三维产品表面上，这就是浮雕曲面的粘贴问题。将浮雕和目标物体均用三角网格模型表示，提取粘贴的区域作为目标曲面并将其参数化到一个平面上，建立浮雕附着的平面与目标曲面之间的关系，然后设计一种法矢调整算法使得浮雕在目标曲面上变形较小，最后将浮雕和目标曲面合成为一个完整的三角网格。所提算法不仅适合形状变化平缓、曲率小的目标曲面，对于曲率大的目标曲面也有较好的粘贴效果。

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9. 基于快速傅立叶变换的实时动态草叶绘制

朱江孔德慧张勇

计算机应用 2011, 31 (01): 37-41.

摘要（1247）

PDF （879KB）（1165）

大范围自然环境已成为当今3D游戏和仿真系统中不可或缺的关键因素。而植被又是自然环境中必不可少的成分，大面积植被有助于提高仿真场景的沉浸感。准确绘制几何草叶往往要诉诸于大量面片绘制，计算复杂度随着几何面片的增加而显著增加。同时要使叶片随风摆动，叶片的几何模型就要动态修改，这无疑使场景实时渲染变得困难重重。因此减轻数据传输、图元绘制压力的方法以及简单可靠的模型网格运动控制方法的应用及其运行效率在运动植物叶片绘制过程中就显得尤为重要。减轻传输压力需要尽量少的数据,提高绘制质量需要尽量多的数据,解决这对矛盾需要少量输入大量输出。利用当今图形硬件的几何着色器，和顶点着色器传输进来的少量顶点数据动态创建代表叶片的图元条带，是减少传输和绘制面片数量的有效手段。采用基于快速傅里叶变换（FFT）技术控制叶片的运动，是一种简单有效的运动控制方法，可以使大量随风摆动叶片的实时绘制成为可能。

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10. 基于人体运动规律的运动融合技术

孟巍郭卫斌朱昌明徐骏剑杜宇黄妍芳

计算机应用 2011, 31 (01): 42-44.

摘要（1154）

PDF （610KB）（1059）

介绍了一种不需要人工干预的运动融合方法，提出了基于关节运动规律的运动周期判别方法。通过分析运动捕获数据，计算双膝与臀部节点连线夹角的变化来确定运动周期，然后再进行时空变形、插值与约束重建，从而生成高质量的运动融合动画。实验结果表明本算法能够准确的计算出运动周期，并且使约束后的融合动作更加真实。

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11. 逼真可控的火焰动画框架设计与实现

洪义朱登明邱显杰王兆其

计算机应用 2011, 31 (01): 45-49.

摘要（1005）

提出一个通用的火焰模拟框架，通过前处理、火焰模拟和后处理三个阶段生成满足用户需求且真实感强的火焰动画。针对该模拟框架，给出一种有效解决方案。根据火焰的两相流特性以及流体湍流特性，提出火焰的湍流模型，在有限计算资源条件下生成细节丰富的高真实感火焰动画。实验结果表明，所提出的火焰模拟框架切实可行，能逼真模拟基本火焰现象以及在复杂曲线、曲面和蔓延规则约束下的火焰动画。

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12. 改进的基于信息熵的手写图文判别方法

邢佑路冯桂焕

计算机应用 2011, 31 (01): 50-52.

摘要（1126）

PDF （572KB）（1091）

由于图形和文字的笔画构成复杂程度存在差异，通过计算组成图形和文字笔画的信息熵值度量该差异性，进行图文类型判别；自适应重采样解决了固定间距重采样机制可能导致的信息熵值随文档笔画尺寸变化而出现较大变化的问题，使方法能够适应不同用户的书写习惯；基于对称性检验的后处理可解决笔画构成等价导致信息熵值十分接近的图形和文字的判别。实验结果验证了所提方法的有效性。

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13. 自由曲线曲面的任意次非均匀细分

郑辑涛秦开怀

计算机应用 2011, 31 (01): 53-57.

摘要（968）

PDF （677KB）（930）

提出一种有效的建模自由曲线曲面的非均匀细分算法。首先在节点插入技术基础上推导出任意次自由曲线的非均匀细分规则，然后把它推广到张量积曲面得到任意次自由曲面的非均匀细分规则，最后对奇异点附近曲面采用类Doo-Sabin和Catmull-Clark的细分规则，从而使该算法可以实现建模任意次具有任意拓扑基网格的非均匀细分曲面。此外，该方法也实现了对传统细分格式的统一，例如，当次数为2并采用均匀节点矢量便转化为Doo-Sabin细分，当次数为3并采用均匀节点矢量便转化为Catmull-Clark细分。

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14. 基于消失点的坐标校准算法

谭方勇于复生吴建平

计算机应用 2011, 31 (01): 58-60.

摘要（1025）

PDF （467KB）（1251）

提出一种新的基于消失点的坐标校准算法，并将此算法应用于运动车辆的跟踪检测。该算法只需要知道消失点和已知尺寸物体在图像中的位置就可以实现坐标校准。与其他算法相比，该算法不需要预先知道摄像机的配置和参数，具有更广泛的适应性和更高的灵活性。在算法实现的过程中，使用了一维数组来表示前景分布矩阵，而非二维数组，从而有效地降低了算法空间复杂度。

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15. 基于特征点加细的多分辨率人脸形变模型及人脸建模

谭玉玺孙延奎唐泽圣

计算机应用 2011, 31 (01): 61-64.

摘要（1985）

PDF （733KB）（931）

提出基于特征点加细的原型三维人脸对应方法建立多分辨人脸形变模型，并根据该形变模型的特点使用多分辨模型匹配方法由单张正面人脸图像进行三维人脸建模。该方法以人脸模型上的眼、眉、口、鼻等主要几何特征为基准点标注基础网格，然后通过加细特征点网格完成原型人脸之间的对应，进而建立多分辨率的形变模型；根据形变模型的构造特点，把待匹配图像按照与模型相同方式进行加细，然后进行多分辨的人脸模型匹配。实验结果表明，新的对应算法可以有效地实现原型三维人脸之间的对应，能够克服传统的光流对应算法对应效果差，算法精度低的缺陷，提高形变模型的精度。新的匹配算法不仅能够加速模型的匹配速度，而且可提高模型匹配的效率和精度，缩短模型匹配的时间。

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16. 多投影仪组合显示的自反馈亮度校正

周艳霞秦开怀罗建利

计算机应用 2011, 31 (01): 65-69.

摘要（981）

PDF （877KB）（1028）

针对目前的亮度校正方法存在的问题，提出了闭环的自反馈亮度校正方法。该方法首先计算一个初始模板；然后在反馈过程中，使用模板对白色图像进行亮度衰减，根据相机获取的投影图像，以及屏幕与投影仪坐标的对应关系，用一定的模板修正规则来修正每个投影仪对应的亮度校正模板；重复反馈过程，直到达到亮度一致的约束条件。该方法避免了亮度响应曲线的复杂又耗时的测量工作，通过迭代反馈来不断修正亮度校正模板，最终使得亮度校正后的图像投影后逼近亮度一致。自反馈亮度校正方法中计算的初始亮度校正模板过渡更均匀，消除了模板中的三角带问题；采用的模板更新方法能够使迭代反馈过程更快地收敛。实验证明，该方法能够有效地解决自由立体投影显示系统中的亮度校正问题。

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17. 基于误差扩散的图像分存方案

吴小天孙伟

计算机应用 2011, 31 (01): 74-77.

摘要（905）

PDF （958KB）（1704）

提出一种基于误差扩散的(n,n)阈值图像分存方案。使用该分存方案可以将一幅秘密的二值图像分存成n幅有意义的半色调图像。使用这n张半色调的分存图可以无损恢复出原来的秘密二值图像,而任何少于n幅的分存图都无法得出原秘图的任何信息。实验表明,使用这个分存方案,能够产生出视觉质量较好且有意义的半色调图像,而且当任何一张分存图缺失时,恢复出来的图像都只是噪声图,分存方案的安全性得到保证。

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18. 基于Q学习的虚拟人自适应感知系统建

洪渊刘箴

计算机应用 2011, 31 (01): 78-81.

摘要（1122）

PDF （679KB）（1130）

在现代计算机游戏的设计中，建立具有感知行为可信的虚拟人是至关重要的。以往的研究中，虚拟人的感知范围往往是固定的。提出了一种基于Q学习的虚拟人自适应感知模型，虚拟人可以通过对环境中感知对象的评价来动态确定感知范围，并在微机上实现了一个虚拟人找药的原型系统。实验结果表明，该模型能使虚拟人的感知行为具有可信性。

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