车辆高精度实时渲染技术的研究与应用
发布时间：2021-04-23 18:47
在驾驶仿真领域的中,视景画面的真实感一直是软件设计时的重要需求,视景场景中包括多种物体模型,其中,在人机交互过程中经常出现的是车辆模型。在当前仿真系统中使用的是一类以纹理贴图配合简单外形制作的车辆模型。这种模型缺乏真实感,影响视景画面的整体真实感效果,更加无法满足当前智能驾驶领域对驾驶仿真测试环境的高精度需求。因此,为提高仿真系统的画面真实感,需要一种将车辆模型高精度渲染的模型渲染算法。本文实现了一种基于物理的材质渲染算法,其理论基础是基于双向反射分布函数（Bidirectional Reflectance Distribution Function,BRDF）的光照模型。该算法面向G PU架构优化设计,采用OpenGL（Open Graphics Library）图形显示架构,通过OpenGL着色器语言（OpenGL Shading Language,GLSL）实现。算法对外提供可调节的参数设置,允许根据材质特性选择金属性着色和非金属性着色,可设置的参数包括:材质颜色、光源颜色、表面光滑度和金属度。该算法同时支持顶点法线、顶点颜色和纹理贴图多种参数输入形式。在模型部件上独立使用该渲染...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.3 主要研究工作
1.4 本文组织结构
第2章 表面光照渲染理论
2.1 反射方程
2.2 传统光照模型
2.2.1 Lambert光照模型
2.2.2 Phong光照模型
2.2.3 Blinn-Phong光照模型
2.3 基于物理的光照模型
2.3.1 菲涅尔反射
2.3.2 微表面理论
2.3.3 双向反射分布函数
2.4 本章小结
第3章 车辆材质渲染技术的研究
3.1 材质模型
3.2 材质模型的研究
3.2.1 车漆材质
3.2.2 玻璃材质
3.2.3 镀铬金属材质
3.2.4 橡胶材质
3.3 本章小结
第4章 环境光实时渲染技术的研究
4.1 环境光分析
4.2 天光的渲染技术
4.3 动态环境光的渲染技术
4.4 本章小结
第5章 车辆模型高精度实时渲染技术的设计与实现
5.1 模型渲染系统的总体结构
5.2 基于OpenGL的渲染流程
5.2.1 OpenGL渲染过程
5.2.2 基于顶点颜色的Gourand着色原理
5.2.3 基于顶点法线的Phong着色原理
5.2.4 法线贴图和网格平滑的选择和使用
5.3 利用预渲染技术获取动态环境的实现
5.4 基于BRDF理论的通用材质渲染技术的实现
5.4.1 菲涅尔项
5.4.2 漫反射项
5.4.3 法线分布项
5.4.4 遮挡函数项
5.5 基于物理渲染的各部分的整合
5.6 测试
5.6.1 测试环境
5.6.2 传统光照模型渲染效果及效率
5.6.3 基于物理光照模型的车辆模型高精度渲染效果及效率
5.6.4 各零部件渲染效果
5.7 本章小结
总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间的论文及科研情况
【参考文献】：
博士论文
[1]动态场景的真实感图形交互绘制技术[D]. 潘明皓.浙江大学 2010
[2]基于GPU优化的三维实时渲染技术的研究[D]. 毛华庆.武汉大学 2010
[3]虚拟环境下月球车仿真试验系统及其若干关键技术研究[D]. 杨艳春.上海交通大学 2009
[4]三维地形场景实时渲染技术相关算法的研究与改进[D]. 曹巍.中国地质大学（北京） 2009
[5]面向复杂对象的实时虚拟展示关键技术研究[D]. 赵磊.浙江大学 2009
[6]可变材质的交互级全局光照明绘制算法的研究[D]. 孙鑫.浙江大学 2008
[7]面向虚拟现实环境的自然现象模拟关键技术的研究[D]. 王洁宁.天津大学 2005
[8]基于预计算及采样的实时高真实感图像绘制技术研究[D]. 梅春晖.浙江大学 2004
硕士论文
[1]基于三维图像引擎实时渲染复杂网络数据的研究与应用[D]. 唐前昭.电子科技大学 2018
[2]RenderAnts的纹理烘焙系统设计和实现[D]. 马伟进.浙江大学 2017
[3]GPU上的交互式全局光照渲染系统[D]. 严俊.浙江大学 2015
[4]基于全局光照算法的实时渲染组件研究与应用[D]. 马存锁.电子科技大学 2015
[5]自发光粒子系统实时光照模拟[D]. 邓德方.上海交通大学 2015
[6]基于辐射度回归函数的可交互全局光照渲染改进[D]. 秦学.上海交通大学 2015
[7]真实感三维场景中实时渲染特效的研究与实现[D]. 张毓茜.电子科技大学 2012
[8]高质量全局光照的GPU研究与实现[D]. 米楠.浙江大学 2012
[9]全天候动态光影效果的实时渲染研究[D]. 赵薇.电子科技大学 2011
[10]基于HDR的实时光照技术研究[D]. 秦家水.西安科技大学 2010
本文编号：3155847
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.3 主要研究工作
1.4 本文组织结构
第2章 表面光照渲染理论
2.1 反射方程
2.2 传统光照模型
2.2.1 Lambert光照模型
2.2.2 Phong光照模型
2.2.3 Blinn-Phong光照模型
2.3 基于物理的光照模型
2.3.1 菲涅尔反射
2.3.2 微表面理论
2.3.3 双向反射分布函数
2.4 本章小结
第3章 车辆材质渲染技术的研究
3.1 材质模型
3.2 材质模型的研究
3.2.1 车漆材质
3.2.2 玻璃材质
3.2.3 镀铬金属材质
3.2.4 橡胶材质
3.3 本章小结
第4章 环境光实时渲染技术的研究
4.1 环境光分析
4.2 天光的渲染技术
4.3 动态环境光的渲染技术
4.4 本章小结
第5章 车辆模型高精度实时渲染技术的设计与实现
5.1 模型渲染系统的总体结构
5.2 基于OpenGL的渲染流程
5.2.1 OpenGL渲染过程
5.2.2 基于顶点颜色的Gourand着色原理
5.2.3 基于顶点法线的Phong着色原理
5.2.4 法线贴图和网格平滑的选择和使用
5.3 利用预渲染技术获取动态环境的实现
5.4 基于BRDF理论的通用材质渲染技术的实现
5.4.1 菲涅尔项
5.4.2 漫反射项
5.4.3 法线分布项
5.4.4 遮挡函数项
5.5 基于物理渲染的各部分的整合
5.6 测试
5.6.1 测试环境
5.6.2 传统光照模型渲染效果及效率
5.6.3 基于物理光照模型的车辆模型高精度渲染效果及效率
5.6.4 各零部件渲染效果
5.7 本章小结
总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间的论文及科研情况
【参考文献】：
博士论文
[1]动态场景的真实感图形交互绘制技术[D]. 潘明皓.浙江大学 2010
[2]基于GPU优化的三维实时渲染技术的研究[D]. 毛华庆.武汉大学 2010
[3]虚拟环境下月球车仿真试验系统及其若干关键技术研究[D]. 杨艳春.上海交通大学 2009
[4]三维地形场景实时渲染技术相关算法的研究与改进[D]. 曹巍.中国地质大学（北京） 2009
[5]面向复杂对象的实时虚拟展示关键技术研究[D]. 赵磊.浙江大学 2009
[6]可变材质的交互级全局光照明绘制算法的研究[D]. 孙鑫.浙江大学 2008
[7]面向虚拟现实环境的自然现象模拟关键技术的研究[D]. 王洁宁.天津大学 2005
[8]基于预计算及采样的实时高真实感图像绘制技术研究[D]. 梅春晖.浙江大学 2004
硕士论文
[1]基于三维图像引擎实时渲染复杂网络数据的研究与应用[D]. 唐前昭.电子科技大学 2018
[2]RenderAnts的纹理烘焙系统设计和实现[D]. 马伟进.浙江大学 2017
[3]GPU上的交互式全局光照渲染系统[D]. 严俊.浙江大学 2015
[4]基于全局光照算法的实时渲染组件研究与应用[D]. 马存锁.电子科技大学 2015
[5]自发光粒子系统实时光照模拟[D]. 邓德方.上海交通大学 2015
[6]基于辐射度回归函数的可交互全局光照渲染改进[D]. 秦学.上海交通大学 2015
[7]真实感三维场景中实时渲染特效的研究与实现[D]. 张毓茜.电子科技大学 2012
[8]高质量全局光照的GPU研究与实现[D]. 米楠.浙江大学 2012
[9]全天候动态光影效果的实时渲染研究[D]. 赵薇.电子科技大学 2011
[10]基于HDR的实时光照技术研究[D]. 秦家水.西安科技大学 2010
本文编号：3155847
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