课堂笔记_图形学基础课程

图像与图形区别

图像纯指计算机内以位图形式形式存在的灰度信息；

图形含有几何属性，更强调场景的几何表示，是由场景的几何模型和物理属性共同组成的。

1.真实感图形绘制举例

基于预计算的全局光照实时绘制

表面细节绘制与体纹理

体纹理：二维样本，生成三维的纹理信息。

复杂光照环境下头发的交互绘制与编辑

头发之间计算复杂，有各种反射、折射等现象。

2.计算机动画

基于应变场的动画变形

视点相关的流体模拟（烟）

3.几何造型和处理

基于点云的绘制

（1）点云注册：应用中模型和扫描的物件验证匹配，检验生产物体是否达标，另可以实现对多视角得到的图片融合。

（2）几何纹理的迁移和合成（风格学习）；

（3）拓扑修复与编辑：基于体数据表达，利用骨架实现多余环的切除；另模型的拓扑编辑：画一个草图，用草图来诱导拓扑结构。2007siggraph。

（4）纸雕Popup：输入一个三维模型，会生成一张图纸，这个图纸上画出一些线，有些地方要剪开，有些地方要折叠起来。可以是一个立体贺卡，打开是立体的，折叠是平面的。

基于图像和视频的绘制

是指利用图形学技术进行图像和视频的处理，以满足用户的特定需求。这个领域比较新。

（1）画中游：以一副图像作为输入，生产在场景中漫游的效果。生成的动画有很强的层次感。

（2）视点变形：蒙娜丽莎的两幅画生成多角度观看的效果。

（3）视频精灵：非常有创意，拍出老鼠在不同姿态下的照片。当需要观看的时候则指定特定的照片，最后生成可以控制的画面，存在全局优化。

基于图像和视频的绘制–清华学生的工作

（1）基于重复对象检测的图像编辑：有很多条鱼，圈出一条以后可以找到相类似的。ACM siggraph2010。

（2）卡通矢量化
将栅格动画转换为矢量格式动画，以方便素材重用和编辑（移动、修改一帧的结果）。

（3）水流视频的水墨风格绘制
给一个真实感的视频，生成带有国画风格的视频。

（4）基于对象混合的图像合成
提出了一种交互图像合成算法，可将两幅图像的内容进行无缝地融合。

基于海量数据的图像合成与编辑

海量的网络数据中蕴含着图像智能处理所需要的重要知识，利用网络海量内容，基于认知计算模型和机器学习的图像智能处理成为重要发展趋势。

（1）经典方法：基于百万张照片的图像场景补全。对于图片中不满意的部分可以扣去，但需要补齐，这时候采用机器学习的方法从互联网中找到合适的图片填补，使得最后生成的图片为用户需要的。SIGGRAPH2007。

（2）基于互联网图像创建新型数字媒体内容：构建了一个基于大规模分布式图像视觉分析系统的新型数字内容重建系统。通过收集网上较多的罗马照片，最后生成一个三维的模拟动画。ICCV2009。

清华的两个例子：
Sketch2Photo：基于互联网的图像融合：利用关键词和草图对海量互联网数据进行过滤、搜索和合成。这个影响大，就是简单的画一个草图并加以文字说明，则可生成对应的图片，比较随意。SIGGRAPH2009。
PoseShop：基于人类图像库的个性化内容生成：分析、过滤3百万张互联网图片，构建用于个性化内容生成系统的人类图像库。画一堆草图，然后连贯起来，则生成了连环画，甚至是一些游戏。TVCG2013。