[00844684]真实感图形的高效绘制理论与方法

计算机真实感图形综合利用数学、物理、光学和计算机科学生成具有彩色照片真实感的图像，是当代信息科学的核心支撑技术之一。“真实感”和“实时性”是真实感图形绘制追求的两大目标。长期以来，国内外学者聚焦于图形生成的“真实感”，构建起了以光线跟踪和辐射度算法为基础的真实感图形绘制的理论框架和一系列算法。然而，其相关绘制方法具有高计算复杂度和低运行效率，难以满足实时绘制需求，极大地阻碍了真实感图形的应用和普及，成为计算机图形学发展所面临的新挑战。 为突破真实感图形绘制的“实时性”瓶颈，在国家自然科学基金和国家863计划的支持下，分析和挖掘了真实感图形绘制的可并行性、可重用性和可近似性特征，重新构建绘制流水线、图形数据结构和绘制算法，发展了真实感图形的高效绘制理论与方法。主要科学发现包括： (1)揭示了真实感图形绘制在不同算法阶段所需内存和并行度的关联性与动态性，在国际上率先设计了基于Reyes和光线跟踪的GPU动态并行绘制流水线，首次实现了电影级高清画面的交互级绘制；在国际上首次提出了复杂空间数据结构的GPU并行构造方法；提出了重要视觉特效(焦散、运动模糊等)的GPU高效并行绘制算法； (2)发现了以场景对象为主体的光能传输函数的旋转、平移和缩放不变性，提出了以场景对象为主体的光能传输预计算绘制方法和基于张量的光能传输函数表达，解决了动态几何和动态表面材质的实时绘制难题； (3)揭示了大规模复杂场景绘制中远景对象可用体素表达来近似的特点，设计了远景对象的高效体素化方法，提出了基于空间跳跃的实时体绘制算法，解决了高质量画面中远景对象实时绘制的难题。 在国际著名学术期刊和会议上发表论文60余篇，10篇主要论著谷歌学术他引1103次，Web of Science他引407次，SCI他引301次。引用者来自50个国家/地区，包括中国科学院和工程院院士、美国工程院院士、德国科学院院士。80篇(次)引文发表在ACM/IEEE汇刊上。部分成果被国际同行评价为“首个”、“打开了一扇门”、“显著加速”等。获授权国家发明专利4项，相关技术应用于文化创意产业和国家卫星气象中心。第一完成人获国家杰出青年科学基金，入选教育部长江学者特聘教授，2011年获麻省理工《技术评论》全球杰出青年创新人物奖，2016年获陈嘉庚青年科学奖信息技术科学奖，2015年入选IEEE Fellow。