基于人眼視覺生理、心理的表達式繪制算法研究.pdf

1、近年來，隨著對人類視覺系統(tǒng)研究的逐步深入，研究人員對人類視覺感知的生理和心理機制有了進一步的了解，并嘗試將人類視覺領域的相關理論應用到圖形學中，以期利用人類視覺系統(tǒng)的特點來指導、優(yōu)化和加強相關的圖形學算法。但由于圖形學研究對象的復雜性與多樣性，并非所有的圖形學應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、心理感知機制應用到傳統(tǒng)的圖形學領域展開研究，具體而言，進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，來達到實時的處理速度。同時，通過利用雙邊濾波權重來對Mipmap進行線性插值，不僅可以保留住更多的細節(jié)特征，還可以避免過多的計算量，從而使本文算法可以達到實時、高效的人眼凝視效果模擬。另外，本文還為用戶提供了一個可選擇的凝視區(qū)域增強顯示技術，即

3、提出了基于人眼的Cornsweet效應的細節(jié)增強技術。與前入的方法比較，本文在獲得相同模擬效果的同時，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時繪制領域的應用。提出了一種基于分布式光線跟蹤的中心凹繪制算法來對三維場錄進行實時繪制。首先，根據(jù)人類視覺系統(tǒng)的對比敏感度函數(shù)在成像空間上進行自適應的采樣操作，在保證視覺感知的情況下，盡可能降低采樣點的數(shù)量。其次，在光線與場景的求交過程中，運用深度剝離

4、技術對三維場景建立非規(guī)則的空間層次結構，并在此結構上提出了求交區(qū)域逐漸精細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，在獲得高質量的繪制結果的同時，達到了實時的繪制速度。
　　 3、將人類視覺系統(tǒng)的心理感知特性應用到三維模型的增強繪制，提出了一種基于加權的最小二乘法的優(yōu)化算法來對模型表面的幾何信息進行增強處理。本文基于一系列用戶實驗，構建了一個新穎的自適應增強函數(shù)。通過該函數(shù)，可對不同表面的幾何

5、信息進行自適應的增強，達到令人滿意的增強繪制效果。另外，本文還設計了一種局部細節(jié)調節(jié)算法，允許用戶在模型上的任何細節(jié)區(qū)域進行增強編輯操作，從而使我們建立的平臺更加方便用戶交互使用。
　　 本文的研究工作分別從圖形學的三個應用方向引入人類視覺系統(tǒng)的相關理論，雖然各自獨立成章，但相輔相成、逐層深入。同時，構建了一個實用的、魯棒的用戶操作平臺，在二維圖像處理、三維場景繪制以及三維模型細節(jié)增強繪制領域獲得了令人滿意的處理效果。最后一章總