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哈希编码优化的IRON逆渲染模型:重建几何与材质 被引量:1
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作者 张沛全 许威威 《浙江大学学报(理学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期754-760,769,共8页
将神经网络用于场景几何材质的高效表达,结合逆向渲染在二维光度图的监督下重建高质量的网格和材质贴图,为现有的图形学流水线提供服务——神经渲染已成为近年来计算机图形学新的研究热点。在IRON(inverse rendering by optimizing neur... 将神经网络用于场景几何材质的高效表达,结合逆向渲染在二维光度图的监督下重建高质量的网格和材质贴图,为现有的图形学流水线提供服务——神经渲染已成为近年来计算机图形学新的研究热点。在IRON(inverse rendering by optimizing neural SDFs and materials from photometric images)神经渲染模型基础上,通过引入多分辨率哈希编码,采用冻结训练等方法提高原始模型的训练速度。在多个数据集上的对比实验表明,优化后的IRON逆渲染模型训练速度提升了约40%,且重建结果中包含更多细节。 展开更多
关键词 符号距离 神经渲染 哈希编码
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利用光线跟踪加速欧几里德符号距离场的地图构建
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作者 唐嘉宁 刘志聪 +3 位作者 李孟霜 彭志祥 谢翠娟 陈云浩 《陕西科技大学学报》 北大核心 2023年第4期158-165,共8页
针对现有小型无人飞行器在复杂未知环境中执行自主探索任务时,存在机载端GPU计算资源不足,在线建图速度慢、探索效率低的问题.本文在传统欧几里德符号距离场(ESDF)方法的基础上,融合光线跟踪原理,加速构建ESDF地图,以提高飞行器在复杂... 针对现有小型无人飞行器在复杂未知环境中执行自主探索任务时,存在机载端GPU计算资源不足,在线建图速度慢、探索效率低的问题.本文在传统欧几里德符号距离场(ESDF)方法的基础上,融合光线跟踪原理,加速构建ESDF地图,以提高飞行器在复杂未知环境中的探索效率.首先使用整数运算提高光线跟踪遍历体素的速度,从而加速体素占用概率的更新;然后通过调整哈希数据结构,减少地图占用内存;最后使用广度优先搜索算法(BFS)实现地图更新与融合.为验证本文方法的有效性,分别在公开数据集、仿真环境和真实环境下,与当前前沿的建图方法进行对比,实验结果表明,本文所提出的方法在三种不同情况下的地图平均更新时间分别减少了72.37%、60.80%和56.79%,显著提高了建图速度,为小型无人飞行器在线探索奠定基础. 展开更多
关键词 地图构建 光线跟踪 符号距离 梯度优化
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基于三周期极小曲面和体素距离场的复杂轮廓点阵结构建模 被引量:2
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作者 余学伟 李琳慧 +1 位作者 张涛 张正文 《重庆大学学报》 CSCD 北大核心 2022年第6期75-84,共10页
随着增材制造技术的快速发展,基于三周期极小曲面(triply periodic minimal surface,TPMS)的点阵结构因具有轻质高强度、连通性好、拓扑结构可控等优点,在结构轻量化设计、生物植入物中得到广泛应用。但TPMS点阵结构的建模存在过程繁琐... 随着增材制造技术的快速发展,基于三周期极小曲面(triply periodic minimal surface,TPMS)的点阵结构因具有轻质高强度、连通性好、拓扑结构可控等优点,在结构轻量化设计、生物植入物中得到广泛应用。但TPMS点阵结构的建模存在过程繁琐、易出错、计算时间长等问题,如何高效、稳定地建模出具有复杂轮廓的TPMS点阵结构成为亟待解决的问题。笔者基于TPMS和体素距离场提出了一种复杂轮廓TPMS点阵结构的建模方法。通过移动立方体法构建TPMS单元三角面片模型;基于点与几何模型的拓扑位置关系,将空间中的点体素化,并提取模型轮廓边界的点。通过计算边界点的距离场,并与TPMS的距离场进行布尔运算,实现复杂轮廓TPMS点阵结构的建模。实例验证表明,该方法能够高效、稳定地建模复杂轮廓TPMS点阵结构。 展开更多
关键词 增材制造 点阵结构 体素化 符号距离 三周期极小曲面
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区域快速优化下的无人机在线轨迹规划方法
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作者 唐嘉宁 和雪梅 +2 位作者 陈云浩 彭志祥 周思达 《重庆理工大学学报(自然科学)》 CAS 北大核心 2024年第2期217-225,共9页
针对传统基于梯度的规划方法需预先构建欧式符号距离场(euclidean signed distance field, ESDF)导致障碍物信息冗余度高、规划效率受限问题,提出了一种基于区域快速优化的实时轨迹规划方法。所提方法设计碰撞控制点替换策略用于加快碰... 针对传统基于梯度的规划方法需预先构建欧式符号距离场(euclidean signed distance field, ESDF)导致障碍物信息冗余度高、规划效率受限问题,提出了一种基于区域快速优化的实时轨迹规划方法。所提方法设计碰撞控制点替换策略用于加快碰撞区域的轨迹优化收敛速度从而降低轨迹规划时间,并定义提取与轨迹规划相关的局部障碍物信息方法,避免构建ESDF过程,从而提高规划效率;之后考虑轨迹安全性、平滑性及动态可行性,建立多目标优化函数,进一步优化轨迹。仿真实验表明,该方法可有效实现无人机在线轨迹规划,且与前沿方法相比,轨迹规划时间平均缩短了36.1%,轨迹优化收敛速度平均提高了33.1%,实现了更高效的规划。 展开更多
关键词 轨迹规划 欧式符号距离 轨迹优化 梯度信息 多目标优化
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针对高亮物体的高效神经隐式表面重建
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作者 何思源 刘兴林 《计算机科学与应用》 2024年第5期265-276,共12页
神经隐式表面(Neural Implicit Surface)一直是近年来计算机视觉的热门研究方向。许多工作通过扩展神经辐射场的体渲染管线实现了从二维图像和相机位姿作为输入,在无需三维监督信息下重建高质量三维物体形状。但是,由于利用二维图像进... 神经隐式表面(Neural Implicit Surface)一直是近年来计算机视觉的热门研究方向。许多工作通过扩展神经辐射场的体渲染管线实现了从二维图像和相机位姿作为输入,在无需三维监督信息下重建高质量三维物体形状。但是,由于利用二维图像进行训练监督,这些方法难以对高亮物体的形状进行合理的推理,其原因是因为物体材质和环境光照所产生的模糊性。本文提出一种针对高亮物体的高效表面重建方法,通过权重插值辐射场(Radiance Field)与反射场(Reflection Field)的方式使得可以更好地表达高亮物体的外观。同时,本文引入了一种渲染损失的方法来缓解高光反射带来的多视角不一致问题,并且引入了两种针对物体法向量的正则化来缓解混合神经场梯度噪声的问题。本工作通过渐进式的训练范式分别对三种数据集进行了实验,实验表明,本方法在多视角合成和高亮物体表面重建任务上都超越了基准模型,并且在训练速度上比基准模型快一个量级。 展开更多
关键词 神经符号距离 隐式曲面 表面重建 高亮物体
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高效采样的神经隐式表面重建研究
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作者 何思源 刘兴林 《计算机科学与应用》 2024年第3期146-158,共13页
近几年,神经隐式表面在三维表达上展现出了巨大的潜力。许多先前工作扩展神经辐射场(Neural Radiance Field, NeRF)的训练管线,通过在光线上采样点,然后建模出一种概率分布与隐式曲面建立联系,从而可以使得隐式曲面拟合。然而,这些工作... 近几年,神经隐式表面在三维表达上展现出了巨大的潜力。许多先前工作扩展神经辐射场(Neural Radiance Field, NeRF)的训练管线,通过在光线上采样点,然后建模出一种概率分布与隐式曲面建立联系,从而可以使得隐式曲面拟合。然而,这些工作要么需要过长的训练时间,要么需要在特定的加速结构下处理较多的采样点。本文工作,提出联合占据栅格(Occupancy Grid)和一种非线性函数来指导采样的策略,使得可以实现在合理的时间内,处理较少的采样点并达到较好的物体表面重建效果。同时,这里引入了渐进式训练方式使得模型拟合更加鲁棒。通过在真实数据集和合成数据集的实验表明,我们的方法在物体表面恢复任务上能取得较好的效果,并且在新视角合成任务上也能取得出色的表现。 展开更多
关键词 神经符号距离 隐式曲面 表面重建
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基于梯度优化的移动机器人路径规划算法 被引量:1
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作者 杨帆 李玮 严天宏 《现代电子技术》 2023年第21期99-104,共6页
针对目前移动机器人全局路径规划算法中存在规划效率低、路径质量低等问题,提出一种新的基于梯度优化的路径规划算法。首先使用欧氏符号距离场方法表示已知的二维地图环境,构建从障碍物中心向外梯度下降的距离场,以获得机器人到障碍物... 针对目前移动机器人全局路径规划算法中存在规划效率低、路径质量低等问题,提出一种新的基于梯度优化的路径规划算法。首先使用欧氏符号距离场方法表示已知的二维地图环境,构建从障碍物中心向外梯度下降的距离场,以获得机器人到障碍物中心的距离信息来进行碰撞惩罚代价的计算;其次将路径规划问题描述为优化问题,通过引入目标距离信息和障碍物距离信息,设计了一个新的路径规划代价函数,并使用梯度下降方法优化该函数得到一条最优路径;最后通过仿真对比实验表明,所提算法在规划时间、路径长度和最大转向角方面均具有一定的优越性,并通过搭建基于ROS的移动机器人实验平台进行实际环境中的路径规划实验,验证了所提算法的有效性和可行性。 展开更多
关键词 移动机器人 路径规划 欧氏符号距离 距离信息 碰撞惩罚 梯度下降 代价函数 实验平台
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CSDF:一种基于STL的无锯齿差分网格剖分算法 被引量:2
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作者 庞盛永 陈立亮 +1 位作者 刘瑞祥 周建新 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第S1期219-222,共4页
针对基于差分的铸造CAE系统生成体网格时图像显示呈锯齿状这一问题,提出了一种基于STL面片模型的无锯齿网格剖分算法。算法采用一种新的组件式有符号距离场(CSDF)模型来对多个STL实体进行剖分。该模型采用了一种稳健的容错方法,能够对... 针对基于差分的铸造CAE系统生成体网格时图像显示呈锯齿状这一问题,提出了一种基于STL面片模型的无锯齿网格剖分算法。算法采用一种新的组件式有符号距离场(CSDF)模型来对多个STL实体进行剖分。该模型采用了一种稳健的容错方法,能够对不封闭、缺点、少面的STL实体进行正确的剖分;使用BSP树来加速计算每个网格中心点距离铸件、砂芯、铸型以及浇注系统等STL几何实体的最小距离,并规定位于内部的中心点的距离为负,外部为正,表面为零,使得每一个网格点有一个表示材质的数据,同时还有几个不同的距离值;材质数据用来表示物理属性,而距离值用来进行STL实体的布尔运算,以实现组件式的网格剖分和几何模型的重建,获得光滑的后处理图像。实例表明:算法可行,可实现组件式的几何实体无锯齿网格剖分,且剖分结果能进行数值计算。 展开更多
关键词 铸造CAE 无锯齿剖分 组件式有符号距离 距离
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基于分群和几何约束的器官外部组织快速剥离方法
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作者 蒋先刚 张红斌 《中国医学物理学杂志》 CSCD 2022年第5期542-546,共5页
人体器官组织外部存在复杂的粘连和交错叠加,保留合理的外部参考组织而剥离掉部分外部组织对微创等手术提供可视化导视具有重要意义。本研究提出一种新的通过属性分群和几何约束对器官外部组织进行快速剥离方法,并采用有符号距离场运算... 人体器官组织外部存在复杂的粘连和交错叠加,保留合理的外部参考组织而剥离掉部分外部组织对微创等手术提供可视化导视具有重要意义。本研究提出一种新的通过属性分群和几何约束对器官外部组织进行快速剥离方法,并采用有符号距离场运算对分割后的器官组织空洞进行有效的填充,分割和渲染的数据处理在GPU和CPU间交互操作,实现了人体器官分割和剥离的仿真显示。实验结果表明本研究方法可为各种器官的外部组织的整体和局部分割和剥离提供可视的实时显示,可为微创手术和介入治疗提供导视。 展开更多
关键词 组织剥离 几何约束 分群 符号距离
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基于点云的鞋楦模型三角网格曲面重构
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作者 顾永华 《长江大学学报(自然科学版)》 CAS 2011年第11期62-65,8,共4页
鞋楦数字化模型是进行鞋楦个性化快速定制的基础。提出一种基于点云模型进行鞋楦曲面三角网格模型快速重构的方法。采用k-d树方法快速搜寻点的k邻域,以特征值分解方法求取顶点的法矢,并对其进行一致化处理。在计算空间一点的有符号距离... 鞋楦数字化模型是进行鞋楦个性化快速定制的基础。提出一种基于点云模型进行鞋楦曲面三角网格模型快速重构的方法。采用k-d树方法快速搜寻点的k邻域,以特征值分解方法求取顶点的法矢,并对其进行一致化处理。在计算空间一点的有符号距离的基础上,采用Marching Cubes算法生成三角网格模型,完成曲面重构过程。算法实例显示,该方法是有效的,能够应用于鞋楦曲面逆向工程实践。 展开更多
关键词 鞋楦 曲面重构 符号距离 点云
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基于有符号距离场的矿山三维模型布尔运算
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作者 荆永滨 李鑫 孙光中 《湖南科技大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2016年第2期14-18,共5页
针对复杂形态的矿山三维模型构建,提出一种基于三角网格的有符号距离场的三维模型布尔运算算法.首先借助方向包围盒层次树快速计算三角形之间的交线,然后通过约束德洛内三角剖分对候选的三角形逐个进行拆分,分别计算三角网格模型的顶点... 针对复杂形态的矿山三维模型构建,提出一种基于三角网格的有符号距离场的三维模型布尔运算算法.首先借助方向包围盒层次树快速计算三角形之间的交线,然后通过约束德洛内三角剖分对候选的三角形逐个进行拆分,分别计算三角网格模型的顶点、边和面的角度加权伪法矢,建立要运算的2个三角网格的有符号距离场,从而根据有符号距离场确定拆分后三角形单元与另一个模型的位置关系,最终根据布尔运算类型进行取舍得到表面模型的运算结果.该算法能有效的对三角网格表面模型实施布尔运算,适用于各种复杂的矿山三维模型. 展开更多
关键词 地质建模 布尔运算 符号距离 角度加权伪法失
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地质对象表面模型的矢量缓冲区分析算法及其在矿产资源定量评价中的应用
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作者 李楠 肖克炎 +3 位作者 宋相龙 李晓晖 范建福 王琨 《地球学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期790-798,共9页
基于GIS的三维隐伏矿体成矿预测是矿产预测评价领域研究的热点问题,而构建三维数字矿床模型则是解决该问题的重要手段之一。目前,在构建三维数字矿床模型方面,仍有大量问题亟待解决,特别是基于三维空间分析构建找矿标志的三维模型方面... 基于GIS的三维隐伏矿体成矿预测是矿产预测评价领域研究的热点问题,而构建三维数字矿床模型则是解决该问题的重要手段之一。目前,在构建三维数字矿床模型方面,仍有大量问题亟待解决,特别是基于三维空间分析构建找矿标志的三维模型方面尤为突出。三维缓冲区分析是三维空间分析的基本内容。目前在成矿预测研究中,通常使用地质对象的栅格模型表达其缓冲区,但其存在耗时、不精确、可视化效果相对较差的缺点。本文提出缓冲区分析方法,具有快速、精确、矢量化的特点,由地质对象的离散化入手,通过改进的带符号的欧氏距离变换方法和精确的光滑曲面重构算法,最终获得使用以矢量表达的地质对象的三维缓冲区(带)。基于多个矿区实际的三维地质模型,从三维可视化、优度与等距性分析等方面开展两种模型的对比实验,结果表明,矢量缓冲区分析在三维可视化、计算精度及其算法扩展性方面比栅格缓冲区模型更加适合三维隐伏矿体的定位与定量预测。 展开更多
关键词 地质建模 缓冲分析 成矿预测 符号的欧氏距离
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