交互式自然場景實(shí)時(shí)渲染的研究與實(shí)現(xiàn)的開題報(bào)告

交互式自然場景實(shí)時(shí)渲染的研究與實(shí)現(xiàn)的開題報(bào)告一、研究背景和意義隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)游戲等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對于自然場景實(shí)時(shí)渲染的需求越來越迫切。傳統(tǒng)的渲染技術(shù)往往需要將整個(gè)場景全部計(jì)算出來，然后再進(jìn)行渲染操作，這種方式無法應(yīng)對實(shí)時(shí)渲染的需求。同時(shí)，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，我們遇到的自然場景通常是動態(tài)變化的，而傳統(tǒng)的渲染技術(shù)很難捕捉到這些變化。因此，如何實(shí)現(xiàn)交互式自然場景實(shí)時(shí)渲染，是當(dāng)今計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)游戲領(lǐng)域面臨的一個(gè)重要問題。實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)技術(shù)，可以在計(jì)算機(jī)游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)、模擬器等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，能夠提升用戶的參與度和體驗(yàn)。二、研究內(nèi)容和方法本研究的內(nèi)容包括交互式自然場景實(shí)時(shí)渲染的相關(guān)技術(shù)研究和實(shí)現(xiàn)。具體可分為以下幾個(gè)方面：1.自然場景建模技術(shù)的研究針對自然場景，需要進(jìn)行準(zhǔn)確的模型重建和場景建模。本研究將研究基于攝像機(jī)捕捉和基于激光掃描兩種自然場景建模技術(shù)，并探索如何將兩種技術(shù)結(jié)合使用，構(gòu)建準(zhǔn)確的自然場景模型。2.實(shí)時(shí)渲染技術(shù)的研究實(shí)現(xiàn)自然場景的實(shí)時(shí)渲染，需要使用一些高效的渲染技術(shù)。本研究將研究基于GPU的渲染技術(shù)和基于光線追蹤的實(shí)時(shí)渲染技術(shù)，并探索如何將兩種技術(shù)相結(jié)合，快速渲染自然場景。3.參數(shù)調(diào)節(jié)與優(yōu)化技術(shù)的研究在實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)渲染的過程中，需要對參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)和優(yōu)化，從而獲得更好的渲染效果和更高的渲染速度。本研究將研究自然場景渲染的相關(guān)參數(shù)調(diào)節(jié)和優(yōu)化技術(shù)。本研究的方法包括理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。在理論分析方面，本研究將分析以上三個(gè)方面的技術(shù)原理、算法與特點(diǎn)，深入研究自然場景實(shí)時(shí)渲染的各種挑戰(zhàn)和難點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)研究方面，本研究將進(jìn)行實(shí)際場景的數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)渲染效果測試，評估本研究所提出的技術(shù)的實(shí)用性。三、預(yù)期成果本研究的預(yù)期成果主要包括:1.實(shí)現(xiàn)交互式自然場景實(shí)時(shí)渲染系統(tǒng)綜合以上方面的研究內(nèi)容，通過實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)現(xiàn)一套高效的交互式自然場景實(shí)時(shí)渲染系統(tǒng)。2.提出交互式自然場景實(shí)時(shí)渲染的技術(shù)方案通過理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，提出具有實(shí)用價(jià)值的交互式自然場景實(shí)時(shí)渲染的技術(shù)方案。3.發(fā)表相關(guān)學(xué)術(shù)論文通過對交互式自然場景實(shí)時(shí)渲染的研究和實(shí)驗(yàn)成果，撰寫學(xué)術(shù)論文發(fā)表在相關(guān)的期刊和會議上。四、研究進(jìn)度和計(jì)劃本研究的主要研究進(jìn)展和計(jì)劃如下:1.第一年（1）對自然場景模型的建模技術(shù)進(jìn)行深入研究，完成模型的重建與構(gòu)建工作。（2）對基于GPU的渲染技術(shù)和基于光線追蹤的實(shí)時(shí)渲染技術(shù)進(jìn)行深入研究。（3）初步實(shí)現(xiàn)自然場景的實(shí)時(shí)渲染。2.第二年（1）針對自然場景建模、實(shí)時(shí)渲染技術(shù)和優(yōu)化技術(shù)等方面的問題，分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試和算法優(yōu)化。（2）實(shí)現(xiàn)自然場景的交互式實(shí)時(shí)渲染。3.第三年（1）完善離線處理流程，實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確、高效的自然場景建模和渲染。（2）針對研究成果進(jìn)行總結(jié)，撰寫學(xué)術(shù)論文并發(fā)表在相關(guān)的期刊和會議上。五、參考文獻(xiàn)1.Zhang,L.,Wang,H.,&Wang,Y.(2016).Real-timerenderingforvirtualenvironmentbasedonreconstructedmodels.InProceedingsofthe201611thInternationalConferenceonComputerScience&Education(pp.198-202).2.Zhu,L.,Li,J.,&Yang,Y.(2018).Real-timerenderingofnaturalsceneryinvirtualrealitybasedonstereovisionreconstruction.FutureGenerationComputerSystems,89,657-663.3.Cheng,Y.,Chen,Q.,Zhang,L.,Liu,J.,&Zhou,J.(2017).Anadaptiverenderingmethodforhigh-qualityinteractivevirtualnavigationinlargescalenaturalscene.MultimediaToolsandApplications,76(7),9391-9413.4.Vlachos,A.,&John,S.(2016).Interactiveglobalilluminationusingfastvoxelconetracing.IEEEtransactionsonvisualizationandcomputergraphics,22(8),2169-2178.5.Kim,G.,&Nam,K.W.(2016).Interactive