吉林大学学报(工学版) ›› 2018, Vol. 48 ›› Issue (2): 625-632.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20161210

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改进的自适应特征细分方法及其对Catmull-Clark曲面的实时绘制

林金花1, 王延杰2, 孙宏海3   

  1. 1.长春工业大学 应用技术学院,长春 130012;
    2.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 机械电子工程系,长春 130033;
    3.中国科学院大学 大衍学院,长春 130033
  • 收稿日期:2016-11-10 出版日期:2018-03-01 发布日期:2018-03-01
  • 作者简介:林金花(1980-),女,讲师,博士.研究方向:数字图像处理.E-mail:ljh3832@163.com
  • 基金资助:
    “863”国家高技术研究发展计划项目(2014AA7031010B); 吉林省教育厅“十三五”科学技术研究项目([2016]345)

Improved feature-adaptive subdivision for Catmull-Clark surface model

LIN Jin-hua1, WANG Yan-jie2, SUN Hong-hai3   

  1. 1.School of Applied Technology, Changchun University of Technology, Changchun 130012, China;
    2.Department of Mechanical and Electronic Engineering,Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China;
    3.Dayan Institute, University of Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
  • Received:2016-11-10 Online:2018-03-01 Published:2018-03-01

摘要: 传统的自适应特征细分(FAS)算法对曲面上的全部特征点进行统一深度的细分,影响算法的执行效率,针对这一问题,提出了一种自适应特征细分方法。首先,设计了一种模块,即特征块处理单元(FPU),用于计算不规则区域的细分因子,根据Catmull-Clark细分模式来处理特征区域的不规则块,同时减少了GPU渲染块的数目;然后,对FAS的数据结构进行扩充,将关键点数据存放在细分表和渲染表中,GPU对表中数据进行全局细分与绘制,提高了细分和绘制的速度。实验结果表明,改进后的细分表和渲染表结构能够保证细分的动态特性和渲染的实时性。与传统FAS方法相比,本文算法能够保证三维曲面的绘制精度的同时,提高了28%的绘制速度,在实时性方面优于传统FAS方法。

关键词: 信息处理技术, 自适应特征细分, 图形处理器, 细分, 绘制

Abstract: In order to solve the problem of over-subdivision of Fast Adaptive Segmentation (FAS) algorithm, a dynamic adaptive feature subdivision method is proposed. First, the Feature Processing Unit (FPU) is constructed to generate the dynamic subdivision factor for the irregular block. The subdividing depth of the feature block is calculated and the irregular block of the feature region is refined according to the Catmull-Clark subdivision rule. Then, the number of blocks is controlled for Graphics Processing Unit (GPU), the block buffer and subdivision table are established to deal with each level of the same type of blocks in parallel, which improves the speed of subdivision and rendering. Finally, the data structure of the traditional FAS is expanded to generate new subdivision tables and drawing tables, which support the dynamic subdivision and real-time rendering of blocks. Experiment results show that the structures of the improved subdivision table and rendering table can guarantee the dynamic feature of the subdivision and the real-time rendering. Compared with the traditional FAS, the proposed method can ensure the drawing accuracy of 3D surface model, and increase the drawing speed by 28%, which is better in real-time performance than traditional FAS.

Key words: information processing technology, feature-adaptive subdivision, graphic process unit (GPU), subdivision, render

中图分类号: 

  • TP391
[1] Niessner M, Loop C, Meyer M.Feature-adaptive GPU rendering of Catmull-Clark subdivision surfaces [J].ACM Transactions on Graphics, 2012, 31(1): 1-11.
[2] Doo D, Sabin M.Behaviour of recursive division surface near extraordinary points[J].Computer-Aided Design, 1978, 10(6): 356-360.
[3] Loop C, Schaefer S.Approximating Catmull-Clark subdivision surfaces with bicubic patches[J].ACM Transactions on Graphics, 2008, 27(1): 1-11.
[4] Stam J.Exact evaluation of Catmull-Clark subdivision surfaces at arbitrary parameter values[C]∥ Proceedings of SIGGRAPH,New York,NY,USA,1998:395-404.
[5] Niessner M, Loop C, Greiner G.Efficient evaluation of semi-smooth creases in Catmull-Clark subdivision surfaces [C]∥Eurographics Proceedings, Cagliari, 2012:41-44.
[6] Catmull E, Clark J.Recursively generated B-spline surfaces on arbitrary topological meshes[J].Computer-aided Design, 1978, 10(6): 350-355.
[7] Niesser M, Loop C.Analytic displacement mapping using hardware tessellation[J].ACM Transactions on Graphics, 2013, 32(3): 1-9.
[8] Schafer H, Niessner M, Keinert B.State of the art report on real-time rendering with hardware tessellation[C]∥ Eurographics, Strasbourg, France, 2014: 93-117.
[9] 黄韵岑, 冯洁青.表驱动的细分曲面GPU绘制[J].计算机辅助设计与图形学学报,2014,26(10):1567-1575.
Huang Yun-cen, Feng Jie-qing.Mapping driving subdivision surface upon GPU rendering[J].Journal of Computer-Aided Design & Computer Graphics, 2014, 26(10):1567-1575.
[10] Deng C, Ma W.A unified interpolatory subdivision scheme for quadrilateral meshes[J].ACM Transactions on Graphics, 2013, 32(3): 1-10.
[11] 李桂清.细分曲面造型及应用[D].北京:中国科学院计算技术研究所, 2001.
Li Gui-qing.The modeling and application method to subdivision surface[D].Beijing: Institute of Computer Technology, Chinese Academy of Sciences, 2001.
[12] Schafer H,Keinert B, Niessner M.Local painting and deformation of meshes on the GPU[J].Computer Graphics Forum, 2015, 34(1): 26-35.
[13] Yuan Ya-zhen, Wang Rui, Huang Jin.Simplified and tessellated mesh for realtime high quality rendering[J].Computer and Graphics, 2016, 54(10): 135-144.
[1] 苏寒松,代志涛,刘高华,张倩芳. 结合吸收Markov链和流行排序的显著性区域检测[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1887-1894.
[2] 徐岩,孙美双. 基于卷积神经网络的水下图像增强方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1895-1903.
[3] 黄勇,杨德运,乔赛,慕振国. 高分辨合成孔径雷达图像的耦合传统恒虚警目标检测[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1904-1909.
[4] 李居朋,张祖成,李墨羽,缪德芳. 基于Kalman滤波的电容屏触控轨迹平滑算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1910-1916.
[5] 应欢,刘松华,唐博文,韩丽芳,周亮. 基于自适应释放策略的低开销确定性重放方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1917-1924.
[6] 陆智俊,钟超,吴敬玉. 星载合成孔径雷达图像小特征的准确分割方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1925-1930.
[7] 刘仲民,王阳,李战明,胡文瑾. 基于简单线性迭代聚类和快速最近邻区域合并的图像分割算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1931-1937.
[8] 单泽彪,刘小松,史红伟,王春阳,石要武. 动态压缩感知波达方向跟踪算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1938-1944.
[9] 姚海洋, 王海燕, 张之琛, 申晓红. 双Duffing振子逆向联合信号检测模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1282-1290.
[10] 全薇, 郝晓明, 孙雅东, 柏葆华, 王禹亭. 基于实际眼结构的个性化投影式头盔物镜研制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1291-1297.
[11] 陈绵书, 苏越, 桑爱军, 李培鹏. 基于空间矢量模型的图像分类方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 943-951.
[12] 陈涛, 崔岳寒, 郭立民. 适用于单快拍的多重信号分类改进算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 952-956.
[13] 孟广伟, 李荣佳, 王欣, 周立明, 顾帅. 压电双材料界面裂纹的强度因子分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 500-506.
[14] 王柯, 刘富, 康冰, 霍彤彤, 周求湛. 基于沙蝎定位猎物的仿生震源定位方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 633-639.
[15] 侯现耀, 陈学武. 基于态度的公交出行信息使用市场细分[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 98-104.
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[1] 王文权, 商延赓, 李秀娟, 王春生, 张桂兰. 激光焊接650 MPa相变诱发塑性钢的组织与性能[J]. , 2012, 42(05): 1203 -1207 .
[2] 黄健康1, 何翠翠1, 2, 石玗1, 樊丁1. 铝/钢异种金属焊接接头界面Al-Fe金属间化合物生成及其热力学分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2014, 44(4): 1037 -1041 .
[3] 徐涛, 刘光洁, 葛海潮, 张炜, 于征磊. 焊接热源局部坐标移动曲线路径建模方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2014, 44(6): 1704 -1709 .
[4] 骆海涛, 周维佳, 王洪光, 武加锋. 搅拌摩擦焊机器人典型工况下的受载分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(3): 884 -891 .
[5] 杨悦, 周磊磊. 微弧氧化对铝合金搅拌摩擦焊缝耐蚀性能的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(2): 511 -515 .
[6] 初亮, 孙成伟, 郭建华, 赵迪, 李文惠. 基于轮缸压力的制动能量回收评价方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 349 -354 .
[7] 何祥坤, 季学武, 杨恺明, 武健, 刘亚辉. 基于集成式线控液压制动系统的轮胎滑移率控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 364 -372 .
[8] 张天时, 宋东鉴, 高青, 王国华, 闫振敏, 宋薇. 电动汽车动力电池液体冷却系统构建及其工作过程仿真[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 387 -397 .
[9] 袁朝春, 张龙飞, 陈龙, 何友国, 范兴根. 基于路面辨识的主动避撞系统制动性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 407 -414 .
[10] 徐洪峰, 高霜霜, 郑启明, 章琨. 信号控制交叉口的复合动态车道管理方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 430 -439 .