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计算机学报 2006年第12期杂志 文档列表

计算机学报杂志研究论文与技术报告

三维离散点采样表面基于全局优化的纹理合成算法2061-2070

摘要：提出了一个直接在三维离散点采样表面上进行基于全局优化的纹理合成算法．算法首先对点模型表面进行基于协方差分析的递归式聚类削分，然后通过对各初始聚类进行优化调整和区域生长，得到更为均匀的计算单元块且使相邻单元块间具有重叠区域．基于所得到的计算单元块和样本纹理，在点模型表面上建立了一个全局的纹理合成能量方程，并采用最大期卑值算法迭代优化求解出一个全局的能量最小值．在全局优化算法中，通过加入的约束条件，进而给出了点模型颜色纹理的修复算法和流引导的可控纹理合成算法．由于点模型表面离散点元的稠密性，通过对离散点元的法向基于纹理合成结果进行相应的扰动，进一步增强了表面纹理的几何粗糙感．实验结果表明，该文的算法在点采样几何表面上有效地保持了生成的纹理结构和视觉效果的连续性和平滑性，得到了令人满意的结果。

基于Lattice Boltzmann模型的液-液混合流模拟2071-2079

摘要：引入了一种二元Lattice Boltzmann Model（LBM），实现丁两种液体组成的混合流的模拟．不同于其它的类似模型，它区分考虑了流体的粘性和扩散特性，可以很容易地模拟各种互溶或者不互溶的混合流现象．此外，由于LBM的运算大都是线性的局部运算，这使得它很容易在可编程图形处理器（Graphics Process Unit，GPU）上进行加速，从而进行实时模拟．给出了若干二元混合流的模拟结果．

海市蜃楼现象的真实感绘制2080-2085

摘要：虚无飘渺的海市蜃楼是一种非常奇妙的自然现象，其是由特定条件下大气的折射和全反射引起的．文中提出了一种对海市蜃楼现象进行建模与绘制的新方法：通过分析不同类型海市蜃楼的成因，建立了对应的不同大气温度变化模型；提出了基于大气重力波模型的海市蜃楼动态变化模型；考虑环境对海市蜃楼的影响，对海市蜃楼的整体进行绘制；在此基础上，绘制出不同条件下不同海市蜃楼的真实感场景，包括海洋、沙漠、公路上的蜃景，并模拟了蜃景的动态变化．

体数据可视化的线绘制视频2086-2095

摘要：提出一种线绘制视频的可视化方法．一方面，基于体数据和视点的重要性度量使视频能从更有效的视点来观察体数据，并且每帧图像都能对数据场的内容有很高的反映强度；与此同时，视点连续高效地变化，也有利于用户形成关于数据场内容的完整印象．与先进的基于线绘制的交互可视化方法相比，新方法的成像速度和可视化反映强度更高，能以更少的可视化图像达到对数据场内容更全面的认识．

基于物理的虚拟手交互碰撞力觉生成和反馈2096-2103

摘要：提出一种考虑摩擦的虚拟手交互碰撞力觉生成和反馈方法，以让用户手指感受到逼真的冲击，增强虚拟操作的真实性和沉浸感．该方法首先运用冲量定理和弹性恢复系数，求得质点刚体在二维空间碰撞后的运动状态，然后结合库仑定理，生成质点刚体有摩擦的碰撞力，并拓展到三维空间的虚拟环境中，计算非质点的虚拟刚体碰撞的力矩，再通过虚拟手静力抓持力觉生成模型，将碰撞力和碰撞力矩作用到虚拟手上，求得每个虚拟手指受到的冲击力．当虚拟手抓持的物体与其它虚拟物体发生碰撞时，利用CyberGrasp力觉反馈数据手套，用户手指可感受到逼真的冲击力．实验结果表明运用所提出的方法，用户在虚拟装配时可感受到真实的碰撞力．

面向增强视频的基于结构和运动恢复的摄像机定标2104-2111

摘要：提出了一种高效鲁棒的长序列摄像机定标算法，能稳定处理焦距未知且变化的视频序列，适用于增强视频的应用．该算法从长视频序列中根据特征匹配点提炼出相互之间具有较长基线的关键帧，以保证求解的稳定性．算法先在关键帧序列上渐进式求解，以准确恢复特征匹配点的互维结构信息；利用精确恢复的三维点，求解整个序列的摄像机运动参数．该算法选择最适合初始化的三帧求解，并将解及时从射影空间转换到欧氏空间．实验结果显示了所恢复的摄像机参数和三维点的高度精确性，证明了该方法稳定高效，能够满足增强视频的高端要求．

一种新的小波域视频可分级运动估计方案2112-2118

摘要：首先提出了一种运动估计方法MLBS（Modified Low Band Shift），并在此基础上提出了基于MLBS的小波域视频可分级运动估计方案MLBSSME．利用MLBS方法，提高了运动估计的准确度．借助重叠块运动补偿方法，有效降低了最高分辨率下解码图像的块效应．根据小波变换的多分辨率特性，利用缩小了的搜索窗口提高了搜索速度．这种方法可有效应用于空间可分级和数率可分级的视频编码器中．实验结果证明，对于多种类型的标准测试视频流，MLBSSME算法始终能保持很高的估计精度．利用该算法补偿得到的预测帧，其PSNR较之基于下层LL子带的分层运动估计方法和子带直接运动估计方法平均要高出1～3dB，而对于空间细节较简单的视频，其PSNR比LBS方法提高了0．5～1dB，并且算法的时空复杂度是LBS方法复杂度的30％～40％．

网格分解二维投影边界点的三维模型检索方法2119-2129

摘要：提出了一种网格分解二维投影边界点的三维模型检索方法．首先，对三维模型进行位姿对准、投影变换和边界点提取；然后，对提取的投影边界点用网格分解的组合方法参数化，并对该参数化函数进行傅里叶分解，得到图形特征；最后，对特征描述符做相似性匹配，计算特征比较值，得到检索结果．对比实验表明，该方法可以在较短的响应时间获得较优的检索性能．

基于结构分析的手势识别2130-2137

摘要：该文从分割和表示（建模）两方面着手，提出了一种新颖的手势分割和整体及局部手势特征提取算法．用模糊集合来描述视频流中空域和时域上的背景、颜色、运动等信息，通过对它们执行模糊运算，分割出人手；使用结构分析的方法来表示手势，根据人手不同部分在几何尺寸上的变化，从低到高逐次分析图像金字塔中各种分辨率的图像，以获取手势的整体和局部结构特征；将人手划分成手掌和手指几个部分，使用手掌和各手指的中心点的坐标和从手掌中心到所有手指的中心的方向（作为手势方向）来表示一个2D手势．实验结果证明，该文算法具有很好的鲁棒性，对手势分割中间结果的精确性要求不高，因此能适应环境的变化．

一种基于菲涅尔衍射的边缘检测算法2138-2142

摘要：利用菲涅尔衍射模型导出了一种新的边缘检测算法．为了克服菲涅尔衍射计算复杂的缺点，该方法被简化为一种线性卷积滤波器．通过与Sobel、Log和Canny三种边缘检测算子比较，可以看出新方法的结果与Canny算子相当且更加符合人类的认知．此外，在含有丰富细节和微小变化的区域，新方法可以取得更好的结果．

基于支持向量的Kernel判别分析2143-2150

摘要：提出了一种新的基于支持向苗的核化判别分析方法（SV—KFD）．首先深入地分析了支持向量机（SVM）以及核化费舍尔判别分析（Kernel Fisher）方法的相互关系．基于作者证明的SVM本身所同有的零空间性质；SVM分类面的法向量在基于支持向量的类内散度矩阵条件下，具有零空间特性，提山了利用SVM的法向量定义核化的决策边界特征矩阵（Kernelized Decision Boundary Feature Matrix，KDBFM）的方法．进一步结合均值向量的差向量构建扩展决策边界特征矩阵（Ex—KDBFM）．最后以支持向量为训练集合，结合零空间方法来计算投影空间，该投影空间被用来从原始图像中提取判别特征．以人脸识别为例，作者在FERET和CAS—PEAL—R1大规模人脸图像数据怍上对所提出的方法进行了实验验证，测试结果表明该方法具有比传统核判别分析方法更好的识别性能．

有理三角B—B曲面多项式逼近的一个有效算法2151-2162

摘要：将美国计算机图形专家Sederberg提出的有理曲线多项式逼近的思想与算法推广到工程中广泛采用的三角域上的有理曲面．主要工作是：给定一张有理三角B—B曲面，通过将多项式三角B—B曲面的控制顶点表示成相同次数的有理三角B—B曲面的形式，即将多项式曲面的移动控制顶点看作在有理三角B—B曲面上的移动点，并添加约束条件，构造了三角域上的Hybrid曲面；适当地选取有理三角B—B曲面的1次Hybrid曲面表示，推导了彼此等同但次数相邻的两张Hybrid曲面之间控制顶点的递推公式；利用Hybrid曲面移动控制顶点凸包内的一点来代替该移动控制顶点，得到了多项式三角B—B曲面逼近有理三角B—B曲面的一个算法，并在文中给出了数值实例．这些结果可以明显地提高计算机辅助几何设计系统的数据可换性与计算效率．

基于拓展LIMD算法的智能动态几何软件设计2163-2171

摘要：几何约束求解技术是新一代智能化参数化CAD的核心技术之一，是CAD领域的一个前沿课题．其目的是提供工程图形的自动求解，其主要特点是：自由拖动元素、动态图形生成、动态测量、动态轨迹生成．LIMD是约束求解中一个应用较广的算法，作者对该算法进行了拓宽和改进，提出了具体解决方法，并得到了较好结果．

散乱数据点集曲线重构的最短路逼近算法2172-2179

摘要：给出了散乱数据点集曲线重构的最短路逼近算法．算法根据数据点的分布构造带权连通图，通过求解带权连通图的最短路径，将散乱数据点集的曲线重构问题转化为有序数据点集的曲线重构问题．算法可以对单连通、多连通和封闭的数据点集进行重构．重构曲线较好地保持了数据点集的形状和走向，尤其是带尖点的数据点集的形状特征．最后给出不同拓扑结构的数据点集的重构曲线实例．

三角域上的调和B-B曲面2180-2185

摘要：利用方向导数研究了三角域上的调和B—B曲面的性质，给出了三角域上的B—B曲面为调和曲面的充要条件，并且证明了任何一个三角域上的调和B—B曲面的控制网格均由它的第1层和第2层控制顶点完全决定．最后对极小曲面在建筑设计中的应用进行了初步探讨．

中介真值程度的度量及其应用（Ⅰ）2186-2193

摘要：以中介数学系统为背景，为处理工程实践和科学研究中普遍存在的模糊现象提供一种度量逻辑真值程度的方法．在建立了谓词的ε标准度概念后，描述了对一般应用的数值区域与对应谓词的真值之间的关系；采用距离概念，并以对应谓词真值的数值区域的长度为基准，定义了距离比率函数及距离比率的特殊变换，并由此建立了一维情形下个体真值程度函数．又在提出关于n维情形的分支谓词、幂集逆映射和标准度向量概念后，描述了真值程度和函数、极值分支函数等n维情形的应用形式．应用示例表明：由于提出超态概念，所以理论上能把真值程度域从[0，1]拓宽到（-∞，＋∞）；真值程度函数的定义具有计算机可以处理的定量形式且具有客观性和普适性的特点．因此，真值程度的度量将在涉及模糊现象的领域得到有效的应用．

计算机学报杂志短文

骨架驱动的快速似然弹性变形2194-2200

摘要：为能实现骨架驱动弹性体的快速变形，提出了一种新方法，它是通过构造和求解扩散微分方程，从骨架采样点旋转得到单元的旋转特征向量，进而得出旋转四元数经验预测公式直接构造计算域内单元旋转场．实验结果表明，文中的模拟系统在静力学模拟中，避免了繁琐的变形子步划分，提高了计算速度．在动力学模拟中，允许使用更大的求解时间步长，增强了变形系统的求解稳定性．同时，对于骨架关节点区域变形的模拟，较大程度地降低了用户的干预，取得了合理的效果．

双向纹理函数的有效压缩与绘制2201-2207

摘要：提出了一种有效的BTF压缩方法：对简单BTF样本区域用一个统一的低频函数模拟整个区域的整体光照效果，再对每个像素生成一个高频函数来表现细节；对复杂样本区域则首先进行像素聚类，再在各个像素类内对视线采样方向自适应地聚类，在各个视线类内分别拟合一个低频函数，并求像素在各个视线内的高频函数，利用低频函数与高频函数的和重建了像素在相应视线类内的视觉效果．与局部PCA方法的对比表明，该文的算法取得了较高的压缩效率和更快的绘制速度，能实现交互的软件绘制和实时硬件绘制．