基于粒子群优化的神经网络的渲染时间预估算法

发布时间：2017-06-15 07:05

  本文关键词：基于粒子群优化的神经网络的渲染时间预估算法，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近些年来计算机制作工艺的提高使计算机性能大幅度提高,计算机应用技术有了长足的发展并深入到了各个工业领域,计算机图形学作为计算机应用技术的重要分支,深深改变了电影及其制作工艺。更高质量更加真实的动漫效果、电影特效等越来越吸引入的眼光。为此越来越多的科技公司、电影制作公司将更多的工作也投入到了高质量图像渲染来提升自身的竞争力。由于渲染一部高质量的作品需要非常长的时间,所以将任务提交到集群内进行并行渲染非常重要,为了能够提高集群的利用效率,需要制定合理的集群作业调度策略,而调度的策略与渲染时间紧密相关,如果能够预测图像渲染的时间对于调度策略的制定帮助很大。 对于渲染任务的时间预测,有不少算法能达到这个目的,每个算法的侧重的方面以及应用的条件也各不相同。大部分时间预测,可以通过分析编码来进行预测,也可以通过历史数据的分析构建时间预估模型,通过机器学习、人工智能等方式达到渲染时间预估的目的。 神经网络是机器学习常用的模型,特别是现在计算机的飞速发展,计算速度以及存储容量的快速提高,神经网络被广泛的应用。神经网络模拟人的思维模式,研究内容非常广泛,体现了跨学科的技术领域,是一个有趣的分类算法,从一个比较简单且容易理解的角度为一些非常复杂的分类问题给出了简便的处理方法,它通过解析一系列的历史数据,模拟人类中枢神经网络结构并分析。神经网络的种类也是比较多的,一般是分析当前情境下的具体情况来决定选用哪种神经网络。BP神经网络是神经网络的一种,它在各个领域被广泛的使用用来构建不同的预估模型；由于BP神经网络的深入研究以及被应用到多个领域,它本身训练过程中的一些缺点也被发现。这些缺点中一般对解决现实问题影响比较大的有收敛速度慢以及局部极小化问题,而导致这些问题的原因主要是由于BP神经网络的训练算法是梯度下降算法,通过一次训练得出的梯度误差来更新改变网络。本文在综合考虑了上述问题后并根据研究课题客观现实的情况下提出了利用粒子群优化算法作为神经网络学习的算法来改善这些缺点。’ 本文研究内容在基于RenderMan规范的Bleman渲染系统提供的历史渲染数据的基础上,首先使用主成分分析法规范化输入历史数据获取样本,然后通过分析使用BP神经网络构建的渲染时间预估模型不足的情况下给出了使用粒子群优化算法作为神经网络训练算法的方案,通过后续的时间预估与实际渲染时间对比得到了比较不错的预估效果。
【关键词】：渲染 渲染时间预估 神经网络 粒子群优化算法
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP18
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 绪论12-17
• 1.1 研究背景及意义12-14
• 1.2 相关研究工作14-15
• 1.3 主要研究内容15-16
• 1.4 论文结构16-17
• 第二章 预备知识17-26
• 2.1 渲染引擎17-19
• 2.1.1 Bleman渲染器17-18
• 2.1.2 Bleman渲染流程18-19
• 2.2 渲染场景特征19-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第三章 时间预估模型26-42
• 3.1 渲染特征提取26-31
• 3.1.1 提取初步样本26-27
• 3.1.2 PCA维规约27-30
• 3.1.3 PCA评价30-31
• 3.2 神经网络预估模型31-38
• 3.2.1 神经网络原理32-33
• 3.2.2 BP神经网络33-35
• 3.2.3 BP神经网络参数35-38
• 3.3 BP神经网络结果38-40
• 3.4 本章小结40-42
• 第四章 粒子群优化算法42-52
• 4.1 PSO问题描述43-44
• 4.2 学习过程44-51
• 4.2.1 PSO算法设计44-46
• 4.2.2 PSO与神经网络46-47
• 4.2.3 结果分析47-51
• 4.3 本章总结51-52
• 第五章 总结和展望52-54
• 5.1 本文总结52
• 5.2 未来展望52-54
• 参考文献54-58
• 致谢58-59
• 攻读学位期间发表的主要学术论文59-60
• 攻读学位期间参与的科研项目60-61
• 学位论文评阅及答辩情况表61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 刘钊,蒋良孝;基于神经网络的数据挖掘研究[J];计算机工程与应用;2004年03期

2 陶伶俐;;数字媒体产业发展现状及建议[J];中国科技产业;2009年07期

3 陈贵敏;贾建援;韩琪;;粒子群优化算法的惯性权值递减策略研究[J];西安交通大学学报;2006年01期

4 李树声;网络集群渲染的技术优势[J];现代电视技术;2004年10期

  本文关键词：基于粒子群优化的神经网络的渲染时间预估算法，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：451750