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Author: Trinkle23897

.gitignore

@@ -0,0 +1,43 @@
+# Prerequisites
+*.d
+
+# Compiled Object files
+*.slo
+*.lo
+*.o
+*.obj
+
+# Precompiled Headers
+*.gch
+*.pch
+
+# Compiled Dynamic libraries
+*.so
+*.dylib
+*.dll
+
+# Fortran module files
+*.mod
+*.smod
+
+# Compiled Static libraries
+*.lai
+*.la
+*.a
+*.lib
+
+# Executables
+*.exe
+*.out
+*.app
+
+# Cmake files
+CMakeCache.txt
+CMakeFiles/
+Makefile
+cmake_install.cmake
+main
+
+# R files
+.Rhistory
+result

LICENSE

@@ -0,0 +1,21 @@
+MIT License
+
+Copyright (c) 2018 Trinkle
+
+Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
+of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
+in the Software without restriction, including without limitation the rights
+to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
+copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
+furnished to do so, subject to the following conditions:
+
+The above copyright notice and this permission notice shall be included in all
+copies or substantial portions of the Software.
+
+THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
+IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
+FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE
+AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
+LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
+OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
+SOFTWARE.

README.md

@@ -0,0 +1,107 @@
+# Computational Graphics - THU Spring 2018
+
+## HW1
+
+光栅图形学作业 (10’)
+
+实现一个感兴趣的光栅图形学算法
+
+| 基本选题      | 加分项                                                     |
+| ------------- | ---------------------------------------------------------- |
+| 画线(6’)      | SSAA(2’), Kernel(2’), 区域采样(2’), 相交线反走样的case(4’) |
+| 画弧(8’)      | 同上                                                       |
+| 区域填充(10’) | 边界反走样(2’)                                             |
+
+### Result
+
+图太丑了而且这个作业也很trivial就不放图了
+<!--![](hw1/pic/4.png)-->
+
+## HW2
+
+参数曲线/曲面的三维造形与渲染 (60')
+
+- 利用参数曲线/曲面凹一个造型
+- 渲染
+  - 基本：光线与参数曲线/曲面的求交
+  - 其他：光子映射，加速，纹理景深，体积光等等
+
+### Scoring
+
+```
+占总评60分，按以下算法得出分值后，和全班一起归一化到70~100作为单项成绩。(负分倒扣, BUG倒扣)
+
+基本功能完整性[-20, 0]: 光线跟踪基本结果，反射折射阴影
+实现网格化求交: [-5]	
+实现参数曲面求交: [0, 10]: 解方程请写出求解过程，其他请写出迭代过程
+算法选型[0, 40]: 需要实现对应效果才为有效
+参考基准: PT: 15, DRT: 25, PM: 30, PPM: 30.
+DRT请在报告中注明使用的函数
+加速[0, 10]: 算法型加速为有效
+OpenMP: 2, GPU: 5
+景深/软阴影/锯齿/贴图等[0,5]
+主观分[-10, 10]: 设计和构图
+其他额外效果: 凹凸贴图、体积光等: [5, ?]
+```
+
+代码基于smallpt，添加了纹理映射、旋转Bezier求交、景深的效果，详情可查阅 hw2/report/report.pdf
+
+### Compile & Run
+
+```
+cd sppm
+g++ main.cpp -oa -O3 -fopenmp
+```
+
+由于sppm代码里面还有bug，就先没调用……实际上里面是pt的接口，当然可以直接把main函数的baseline改成sppm，不过相应的参数也要跟着改了。
+
+```
+./a 640 480 try.ppm 10
+./a 3840 2160 test.ppm 100000
+```
+
+欢迎pr！
+
+### Result
+
+![](hw2/report/wallpaper/small.jpg)
+
+upd 191005: branch `balls` has another scenario. Here's the (p过的) result: (another is `ball_*.png`)
+
+![](hw2/report/wallpaper/ball_p2.jpg)
+
+## HW3
+
+图像大作业 (30')
+
+1. 基于优化的图像彩色化 Colorization Using Optimization, SIGGRAPH 2004.
+2. 内容敏感的图像缩放 Seam Carving for Content-Aware Image Resizing, SIGGRAPH 2007.
+3. 无缝图像拼接 Coordinates for Instant Image Cloning, SIGGRAPH 2009.
+
+此处选了第三个选题，实现了MVC和Poisson Image Editing两种算法
+
+### Result
+
+![](hw3/MVC/pic/2_6.png)
+
+## Other Result
+
+### MashPlant
+
+Please refer to [https://github.com/MashPlant/computational_graphics_2019](https://github.com/MashPlant/computational_graphics_2019) for more details.
+
+![](result_MashPlant/finalr.jpg)
+
+![](result_MashPlant/finalb.jpg)
+
+![](https://github.com/MashPlant/computational_graphics_2019/blob/master/ray_tracer/readme_pic/heart_dispersion1.jpg)
+
+## LICENSE
+
+本项目基于Graphics A+ LICENSE，属于MIT LICENSE的一个延伸。
+
+使用或者参考本仓库代码的时候，在遵循MIT LICENSE的同时，需要同时遵循以下两条规则：
+
+1. 如果您有效果图，则**必须**将效果图的链接加入到这个README中，可以以PR或者ISSUE的方式让本仓库拥有者获悉；
+
+2. 如果您在《计算机图形学基础》或者《高等计算机图形学》中拿到了A+的成绩，则**必须**请本仓库拥有者吃饭。

hw1/hw1.Rmd

@@ -0,0 +1,112 @@
+---
+title: "光栅图形学作业"
+author: "翁家翌 2016011446"
+date: "`r Sys.Date()`"
+output:
+  pdf_document:
+    latex_engine: xelatex
+    number_sections: yes
+    toc: yes
+  word_document:
+    toc: yes
+  html_document:
+    toc: yes
+header-includes: \usepackage{ctex}
+---
+
+\newpage
+
+# 基本选题
+
+基本选题为区域填充，顺便把画线给实现了。编程语言使用的是`python3`，使用的第三方库为`opencv`。使用如下命令安装依赖包：
+
+```{r, eval=FALSE}
+sudo pip3 install -r requirements.txt
+```
+
+所有代码位于`main.py`中，使用命令`python3 main.py`即可运行。
+
+## 画线
+
+实现画线的函数为`line(p1,p2)`和`drawline(a,p1,p2,col)`，作用如下：
+
+- `line(p1,p2)`：输入两个点坐标，默认$|p_{1_x}-p_{2_x}|\ge|p_{1_y}-p_{2_y}|$，返回一个从$p_1$到$p_2$需要着色的点的list
+- `drawline(a,p1,p2,col)`：输入图像矩阵a、线段起点终点和需要着色的颜色，在a中画出该线段
+
+实现效果如图\ref{fig:1}所示。
+
+\begin{figure}[htpb]
+\centering
+\includegraphics[width=0.5\linewidth]{pic/1.png}
+\caption{一个五角星}
+\label{fig:1}
+\end{figure}
+
+可以看到放大之后的毛刺效果，如图\ref{fig:z1}所示。
+
+\begin{figure}[htpb]
+\centering
+\includegraphics[width=0.6\linewidth]{pic/z1.png}
+\caption{放大之后的线段}
+\label{fig:z1}
+\end{figure}
+
+## 区域填充
+
+实现函数为`colorize(a,p,bg,fg)`，具体为在矩阵$a$中，以点$p$为起始点，填充颜色$fg$，默认去覆盖颜色$bg$。使用队列实现，效果如图\ref{fig:2}所示。
+
+\begin{figure}[htpb]
+\centering
+\includegraphics[width=0.4\linewidth]{pic/2.png}
+\caption{一个白白的五角星}
+\label{fig:2}
+\end{figure}
+
+可以看到毛刺效果并没有消失，如图\ref{fig:z2}所示。
+
+\begin{figure}[htpb]
+\centering
+\includegraphics[width=0.6\linewidth]{pic/z2.png}
+\caption{放大之后的边缘}
+\label{fig:z2}
+\end{figure}
+
+\newpage
+# 加分项
+
+此处实现了反走样功能
+
+## 反走样
+
+反走样使用卷积操作使图像平滑，其中卷积核为
+
+$$
+\mathfrak{F}=\frac{1}{16}\begin{bmatrix}1&2&1\\2&4&2\\1&2&1\end{bmatrix}
+$$
+
+我自己手写了一下卷积实现（代码中91-95行，已注释），经过测试，运行效率远不如opencv中的`filter2D`函数来得快。实现反走样之后的效果如图\ref{fig:3}所示。
+
+\begin{figure}[htpb]
+\centering
+\includegraphics[width=0.5\linewidth]{pic/3.png}
+\caption{一个没有毛刺的五角星}
+\label{fig:3}
+\end{figure}
+
+可以看到边缘已经平滑，如图\ref{fig:z3}所示。
+
+\begin{figure}[htpb]
+\centering
+\includegraphics[width=0.6\linewidth]{pic/z3.png}
+\caption{放大之后的边缘}
+\label{fig:z3}
+\end{figure}
+
+出于美观角度，最后在背景中又人为地加入了一些噪点，能够拥有更好的视觉效果。最终成品如图\ref{fig:4}所示。
+
+\begin{figure}[htpb]
+\centering
+\includegraphics[width=1\linewidth]{pic/4.png}
+\caption{一个有背景的五角星}
+\label{fig:4}
+\end{figure}

hw1/hw1.pdf

@@ -0,0 +1,105 @@
+import cv2
+import math
+import queue
+import random
+import numpy as np
+
+phi=2*math.sin(math.radians(18))
+size,cx,cy=800,430,400
+bg,fg=0,255
+R=400
+r=R/(phi+2)
+
+def line(p1,p2):
+# assume |x1-x2|>=|y1-y2|
+	x1,y1=p1
+	x2,y2=p2
+	k=1.*(y2-y1)/(x2-x1)
+	if x1>x2:
+		x1,y1=p2
+		x2,y2=p1
+	result=[]
+	while x1<=x2:
+		result.append((int(x1+0.5),int(y1+0.5)))
+		x1+=1
+		y1+=k
+	return result
+
+def drawline(a,p1,p2,c):
+	x1,y1=p1
+	x2,y2=p2
+	if (x1-x2)**2<(y1-y2)**2:
+		res=line((y1,x1),(y2,x2))
+		for y,x in res:
+			a[x%a.shape[0],y%a.shape[1]]=c
+	else:
+		res=line(p1,p2)
+		for x,y in res:
+			a[x%a.shape[0],y%a.shape[1]]=c
+
+def colorize(a,p,bg,fg):
+	q=queue.deque()
+	inq=np.zeros_like(a,dtype=np.uint8)
+	q.append(p)
+	inq[p]=1
+	while len(q)>0:
+		x,y=q.popleft()
+		if x>=0 and y>=0 and x<a.shape[0] and y<a.shape[1] and a[x,y]==bg:
+			a[x,y]=fg
+			if inq[x-1,y]==0:
+				q.append((x-1,y))
+				inq[x-1,y]=1
+			if inq[x+1,y]==0:
+				q.append((x+1,y))
+				inq[x+1,y]=1
+			if inq[x,y-1]==0:
+				q.append((x,y-1))
+				inq[x,y-1]=1
+			if inq[x,y+1]==0:
+				q.append((x,y+1))
+				inq[x,y+1]=1
+
+inner=[]
+outer=[]
+for i in range(5):
+	x,y=math.cos(math.radians(i*72))*r,math.sin(math.radians(i*72))*r
+	inner.append((int(x+cx+0.5),int(y+cy+0.5)))
+	x,y=math.cos(math.radians(i*72+36))*R,math.sin(math.radians(i*72+36))*R
+	outer.append((int(x+cx+0.5),int(y+cy+0.5)))
+inner.append(inner[0])
+outer.append(outer[0])
+
+a=np.ones((size,size))*bg
+for i in range(5):
+	drawline(a,outer[i],inner[i+1],fg)
+	drawline(a,inner[i],outer[i],fg)
+cv2.imwrite('1.png',a)
+cv2.imwrite('z1.png',a[200:280,290:370])
+print('1.png')
+
+colorize(a,(cx,cy),bg,fg)
+cv2.imwrite('2.png',a)
+cv2.imwrite('z2.png',a[200:280,290:370])
+print('2.png')
+
+filter=np.array([
+	[1,2,1],
+	[2,4,2],
+	[1,2,1],
+	])/16.
+b=cv2.filter2D(a,-1,filter)
+# b=np.zeros_like(a)
+# a=np.pad(a,((1,1),(1,1)),mode='constant')
+# for i in range(b.shape[0]):
+# 	for j in range(b.shape[1]):
+# 		b[i,j]=np.sum(a[i:i+3,j:j+3]*filter)
+cv2.imwrite('3.png',b)
+cv2.imwrite('z3.png',b[200:280,290:370])
+print('3.png')
+
+x_=np.random.choice(b.shape[0],b.shape[0])
+y_=np.random.choice(b.shape[0],b.shape[0])
+for i in range(x_.shape[0]):
+	b[x_[i],y_[i]]=fg
+cv2.imwrite('4.png',b)
+print('4.png')