交互式虚拟人脑内窥镜系统关键技术

目的为解决传统内窥镜方法的缺点。方法设计并开发了一套基于体绘制技术的交互式虚拟人脑内窥镜系统。结果给出了系统主要功能和流程,并且对系统实现中的3项关键技术:虚拟相机模型建立、漫游路径抽取和三维体数据的绘制方法作了详细介绍,改进的光线投射算法使得重建的三维模型图像清晰,绘制效率高。结论系统能够通过手动和自动两种方式进行器官内漫游并生成动画记录,为临床诊断和医学仿真提供了有效地支持。     

基于PC图形卡W-Buffer的交互直接体绘制

提出一种基于PC图形卡W Buffer的交互光线投射算法,这是一种面绘制与体绘制结合的快速体绘制方法.首先用3D分割等方法提取边界体素或用MarchingCubes等算法提取等值面,然后利用图形硬件预先投影这些边界体素或等值面以产生深度信息,最后由光线投射模块根据W Buffer中的深度信息快速找到实际等值面的位置,进行采样、着色、不透明度与颜色合成等渲染工作.这一方法不仅显著地加快了成像速度,而且不降低图像质量.实验结果表明,用该算法在PC机上以200×200分辨率渲染时,能达到10帧/秒的速度,基本满足虚拟内窥镜系统的动态导航和高质量图像要求,具有较大实用价值.     

一种基于非透明度校正的光线投射体绘制算法

针对传统光线投射体绘制算法的非透明度校正不能满足实际应用的要求,提出了一种新的体绘制算法。该算法基于新的采样合成函数,采用非透明度提前截止来判断光线终止。最后,通过gsgl语言编写顶点程序和片段程序对实现了算法。实验结果表明该算法在不同的采样间距下都可以大大改善体绘制的质量和速度。     

一种基于Phong模型的体绘制明暗度快速算法

高效,精确地完成三维医学图像数据（如CT,MRI等）的体积显示,有助于医生对感兴趣的病灶部分或器官形成直观的认识,从而做出诊断或手术计划,针对体绘制的一个重要环节－明暗度的处理,提出了一种基于球面三角化的快速算法,其速度较传统的明暗度处理方法快近2倍,同时大大节省了中间数据的存储量,有利于在微机上实现,误差分析和实验结果表明,所提出的快速算法绘制质量与传统方法没有明显差异,具有可行性。     

一种改进的Splatting体绘制方法

Splatting方法是一种基于物序的直接体绘制方法，由于要提前将重构核积分成二维的足迹表，故并不能生成很精确的图像，并且Splatting中较流行的sheet—buffer方法会带来popping问题。该文通过定义平行于视平面的view—buffer，采用平行于view—buffer的体素遍历方法，并根据预先计算好的三维查找表，来改善经典Splatting算法。该方法能很好地消除体旋转过程中的popping现象，还能得到更高质量和更精细的绘制结果。     

一种实现空中显示和虚拟交互的体绘制方法

为了不受限制地在三维空间中直接观测体数据三维可视化结果,并且进行非接触式交互,提出了一种空中显示和虚拟交互的体绘制方法,将空中显示和虚拟交互结合应用到光线投射体绘制算法中,并在此基础上设计了一种体数据空中显示和虚拟交互的系统.实验结果表明医学影像体数据绘制图像能够很好在空中显示,而不依赖于任何的显示载体,空间真实感强烈.同时,能够通过体感感知检测手势实现非接触式交互,交互方式灵活自然,对观测者限制小.     

一种基于离散点的真实感图形绘制算法

曲面造型通常所采用的是基于三角形或多边形的表示方法，该方法存在着一些不足之处，文中对真实感图形生成过程进行了研究，提出了一种基于离散点绘制景物的新方法。景物由一组离散点集合表示，每个离散点包括坐标、颜色、法线、深度等。论述了基于离散点的实体造型、取景变换、消隐和光照等，并且在实践中进行了验证。     

一种优化的光线投射体绘制采样算法

提出一种通过光线与体元两个交点处的体数据值线性采样的方法，减少了插值计算次数，分析了这种采样方法与三元线性插值方法的差异，证明这是一种可行的有效方法．     

一种应用于农作物生长过程的快速体绘制算法

以科学计算可视化中的体绘制技术为中心，分别介绍了该技术的基本概念及所采用的常用体绘制算法，并结合一种农作物的生长情况研究了一种具体的体绘制算法，实现了对该作物所处温度的实时反映。实现过程中，利用了OpenGL图形平台，简化了算法实现过程，加快了算法的效率。     

一种基于移动设备的医学图像体绘制方法

针对移动设备硬件局限性,提出一种新的纹理切片体绘制方案,利用最新支持移动设备的OpenGL ES 2.0接口的图形处理能力,精心地设计体绘制着色程序,完全避免复杂的计算和条件分支,较好地解决了实现医学图像交互式体绘制速度慢的问题。通过在不同的设备上和不同的场景下进行实验,表明本文的方法可以使绘制帧率提高一倍左右。     

光线投射的快速算法研究

针对医学体数据场的直接体绘制（DVR）的加速算法进行了讨论。基于体绘制的多种加速技术。利用格雷厄姆求凸壳算法和与平面簇求交算法对体数据场和投射光线进行裁剪,结合多边形的扫描线转换和投射光线的离散化、体素化,改进了光线投射算法。。     

面向协同装配仿真的虚拟现实网格环境

针对复杂产品装配设计过程中,零部件模型众多,数据量巨大,一般虚拟装配仿真软件无法进行实时处理的问题,提出了一种新型虚拟现实网格环境.该系统通过网格资源管理及共享技术聚合企业大量空闲计算资源,采用基于Sort last算法和远程视频可视化的并行渲染框架支持实时交互式装配仿真.在汽车装配工位协同仿真中,该系统的主要设计功能和目标得到确认.仿真结果表明,在现有软硬件环境下,该系统能够较好解决大规模复杂场景的实时处理问题,同时可显著提高资源利用效率.     

基于PC系统的快速体绘制实现

由于体绘制算法需要强大的计算能力,通常在PC系统上难以实现满足交互式应用的绘制速度,因而阻碍了其应用普及。该文使用Shear-Warp体绘制算法,结合Intel公司的SSE2扩展指令对整个绘制过程进行加速,实现了基于中高档PC系统对256*256*256体数据的实时快速体绘制技术。     

基于舍弃采样的光线投射加速算法

光线投射法是一种重要的体绘制算法,但直线上采样点的确定和采样值计算是非常费时的,也是影响体绘制实时性的重要因素.针对这个问题,该文利用对象空间的相关性,采用舍弃贡献不大的射线段参与采样的方法,加快了绘制速度.同时利用平面簇的交点可以快速求得直线上的采样点及其特征值,结合自适应采样方法,提高了绘制图像的质量.改进以后的算法复杂度明显降低,实验结果证明绘制速度可以提高20%左右.     

三维数据场体绘制研究进展

三维数据场的体绘制技术具有重要的学术意义和应用价值,已成为计算机图形学的一个热点研究方向。介绍了体数据场按物理特征和几何特征的分类,综述了三维数据场体体视化的两类绘制算法——面绘制和直接体绘制,描述了各种体绘制算法的基本思想,分析比较了相应的关键技术,详细讨论了体绘制技术的最新研究进展.     

A Scalable Data-Distributed Algorithm for Volume Rendering on Parallel Virtual Machines

IntroductionVolume rendering is an essential method forexploring the inner structure of complex3- D data.One of the classic volume- rendering approaches isthe so- called ray- casting algorithm. In thisalgorithm,each image pixel is rendered accordingto a ray which is emitted from the pixel and isoriented towards the observation direction. Thecomputations along each ray consist of two typicalphases:resampling of the3- D data followed by thecolor composition. Unfortunately,both phases aretime c…     

基于场景分析的交互式漫游

从CT和MRI设备中获取的三维体积图像,允许我们对三维解剖结构进行任意的观察。一般主动漫游的路径计算方法,都是基于中轴提取等算法的。本文在光线跟踪模型进行绘制的基础上,提出了一种基于深度场景分析的路径计算方法,通过交互选择得到了沿管状器官内部进行漫游的路径,并将其应用到了虚拟内窥镜系统当中。     

一种针对汽车三维虚拟仿真系统的多线程渲染优化方法

针对汽车三维虚拟现实仿真系统在多核平台下的渲染效率和CPU利用率较低的这一问题,提出了一种基于OpenMP的多线程渲染优化方法。该方法采取了设置动态线程数量、策略调度以及渲染帧并行绘制等策略,对汽车三维虚拟现实仿真系统渲染过程中的初始化阶段、逻辑阶段以及渲染阶段进行并行优化。在多核平台上进行了实验,结果表明,该方法能有效地提高系统的渲染效率和CPU 利用率,改善CPU的负载均衡。