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GPU加速的仿射算术在几何设计中的应用研究

作 者: 秦阳
导 师: 蔺宏伟
学 校: 浙江大学
专 业: 计算机应用技术
关键词: 仿射算术 并行算法 实时化 隐式曲面网格化 隐式曲面绘制 参数曲面求交 计算机辅助几何设计
分类号: TP391.41
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 28次
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内容摘要


仿射算术作为一种可靠的数值计算模型,已经广泛应用于计算机图形学和计算机辅助几何设计中。例如,隐式曲面的绘制和参数曲面求交问题,都可以利用仿射算术予以解决。然而,串行实现的仿射算术算法需要递归进行,因此,仿射算术的串行算法计算效率很低,计算速度较慢。有鉴于此,本文提出了基于GPU加速的仿射算术并行算法,并用于解决隐式曲面网格化和绘制,以及参数曲面求交问题。本文的主要贡献包括:1.提出了一种基于GPU和区间分析的隐式曲面网格化和绘制算法,最终得到光滑的隐式曲面网格表示。2.设计了一种基于GPU和仿射算术的B样条曲面求交算法,和基于CPU的有序抽取交线点的算法,生成了B样条形式的曲面交线。本文中的算法经过大量实验检验,证明是可靠和高效的,隐式曲面网格化和绘制,以及参数曲面求交的速度得到极大的提高,达到实时化的水平。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-11
第1章 绪论  11-18
  1.1 研究背景及意义  11
  1.2 国内外研究现状  11-16
    1.2.1 隐式曲面网格化和绘制  11-13
    1.2.2 参数曲面求交  13-14
    1.2.3 区间分析方法  14-16
  1.3 本章小结及本文贡献  16-18
第2章 基于GPU和区间分析的隐式曲面绘制  18-40
  2.1 隐式曲面的区间分析  18-22
    2.1.1 张量形式的仿射算术  19-21
    2.1.2 一阶区间泰勒模型  21-22
  2.2 基于GPU的并行区间分析算法  22-26
  2.3 隐式曲面网格化  26-33
    2.3.1 非流形连接的检测与校正  26-31
    2.3.2 三角剖分和网格平滑  31-33
  2.4 隐式曲面绘制结果与分析  33-39
  2.5 本章小结  39-40
第3章 基于GPU和仿射算术的B样条曲面求交  40-58
  3.1 B样条曲面的相交测试  40-48
    3.1.1 B样条曲面的区间分析  40-43
    3.1.2 B样条曲面的层次包围盒  43-44
    3.1.3 GPU S-eam Reduction算法  44-46
    3.1.4 基于GPU的相交测试算法  46-48
  3.2 拟合B样条交线  48-52
    3.2.1 基于CPU的深度相交测试  49-50
    3.2.2 Sequence-joining算法  50-52
  3.3 B样条曲面求交的结果与分析  52-57
  3.4 本章小结  57-58
第4章 总结和展望  58-61
参考文献  61-65
攻读硕士学位期间主要的研究成果  65-66
致谢  66-67

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理(信息加工) > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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