基于多分辨方法的海量数据三维云体绘制

针对因图形硬件存储能力有限带来的海量云数据体绘制的交互性差等问题,提出了一种适用于大规模体数据压缩的多分辨率三维云体绘制方法。该方法首先引入基于变异系数的多分辨率细节层次划分,再利用小波变换和最优量化对划分数据块进行压缩,最后采用基于GPU的自适应采样光线投射算法对云数据进行体绘制。实验结果表明:该方法与传统的多分辨率压缩绘制方法相比,既提高了绘制速度,又保证了绘制的逼真效果。     

基于矢量量化压缩的大规模体数据直接绘制

针对大规模体数据通常不适合于硬件三维纹理加速绘制的问题,使用基于区域分裂的LBG算法对大规模体数据进行矢量量化压缩,使得其压缩编码适合硬件纹理空间大小.并在图形硬件的可编程渲染器中对压缩后的三维纹理体数据进行实时地矢量解码和绘制,在解码过程中通过设定掩码纹理给出了大规模体数据的局部感兴趣区域的体绘制.实验结果表明,在不同压缩比和信噪比下,大规模体数据绘制的图像仍然具有较高的质量且维持高帧速率,绘制性能满足实时交互.     

基于可编程GPU的快速体绘制技术

新一代的图形显示硬件集成了以图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)为核心的可编程顶点着色器和可编程像素着色器,为实现实时体绘制技术提供了硬件加速支持.该文首先分析了可编程GPU的绘制流水线、硬件体系结构和快速绘制原理.最后基于可编程GPU实现了医学体数据的快速最大密度投射体绘制方法.实验表明,采用GPU的可编程像素着色器进行体绘制所需要的时间明显地少与不用GPU的可编程像素着色器进行体绘制所需要的时间.     

基于纹理硬件的大规模体数据快速绘制算法

针对大规模的体数据 ,有限的硬件纹理内存将大大降低算法的有效性 ,提出了一个新算法用于加速基于纹理硬件的大规模体数据的体绘制。基于一个新的 4级体数据装入流水线 ,算法在绘制前快速有效的对体数据进行预处理后 ,只将对最终结果图像有贡献的体元装入纹理内存并用于绘制 ,从而有效的降低了系统负载。同时 ,提出的算法支持对原始体数据分类阈值的交互修改与分类结果的快速预处理与交互显示。实验显示 ,与原始的基于纹理硬件的体绘制方法比较 ,本文提出的算法节省了 40 %到 6 0 %的绘制时间     

一种八叉树编码加速的3D纹理体绘制算法

针对后分类3D纹理体绘制算法在数据量较大或片元着色程序较复杂时绘制速度较慢的问题,提出了一种基于八叉树编码的加速算法.首先设置八叉树的高度,并根据空间位置对体数据逐层剖分,然后构建八叉树,用八叉树结点来保存生成子块的相关信息,最后遍历八叉树来实现空间跳跃,减少了在体数据内采样生成的片元数量,从而缩短了GPU对片元进行着色、测试、混合等处理的时间.实验结果表明,该算法可应用于不同片元程序的纹理体绘制中,绘制速度均在10帧/s以上,与自适应分块加速算法相比,该算法能获得平均3.7的高加速比.     

基于外存的场景加速数据结构研究

大规模场景的高效真实感绘制一直以来是图形学绘制研究的难题,特别是当场景规模超过内核内存的容量时. 本文以大规模场景为研究对象,利用GPU的并行计算能力,实现了快速构建多级层次包围盒的并行算法. 该算法针对大规模场景做出了以下贡献,其一利用空间莫顿编码对场景数据进行快速分块并快速构建了一个多级层次包围盒;其二使用分段遍历策略,使用第一阶段的遍历结果进行I/O调度,有效提高了大场景下的遍历效率. 最后通过实验,证明了该算法的正确性与可靠性,并对构建和遍历效率进行了分析.     

一种心脏影像四维动态实时绘制方法

借助心电图门控技术,多层螺旋CT(MDCT)可以采集心脏的跳动信息,但传统的体绘制方法不能满足心脏动态实时重建需求.提出一种采用心电图门控MDCT采集心脏多时相数据,基于图形处理器纹理映射的心脏动态4D实时绘制方法.该方法将采集到的数据、GPU计算获得的材质与光照属性和传输函数数据,分别映射到GPU纹理单元.片元程序实...     

基于图形处理器硬件加速的高精度医学图像融合算法

提出一种基于图形处理器(GPU)硬件加速的频域非下采样轮廓波变换(FNSCT)算法.该算法构造了更加简单、快速的频域非下采样轮廓波变换,有效消除了传统小波变换以及轮廓波变换应用于图像融合算法时引起的振铃和伪吉布斯现象.结合GPU在并行大规模浮点数及快速傅里叶变换(FFT)上的高速运算能力,解决了非下采样轮廓波变换(NSCT)速度慢的问题,实现了一种高精度的医学图像融合加速算法.     

基于粒子系统实现船舶航迹仿真的加速方法

为解决大规模粒子系统的实时性问题,提出一种基于LOD技术和硬件加速技术的混合加速技术.根据视点与景物间的距离建立粒子系统的LOD模型,并将该模型融入基于GPU的渲染流程中.整个实现流程采用FBO技术,通过两遍渲染方式完成粒子系统的绘制.虚拟海洋场景的船舶航迹实时试验表明,该方法可显著提高粒子系统的运算效率和绘制速度,与未采用任何加速策略而单纯基于CPU的绘制方法相比,其绘制效率提高近12倍.     

一种针对飞行模拟的动态地形绘制误差判断方法

针对飞行模拟的特点, 提出一种基于受限四叉树的大规模地形绘制误差判断方法. 该方法利用误差饱和概念, 采用符合并行计算要求的误差判断准则进行层次细节的选取, 使误差判断与三角化过程完全由图形处理器(GPU)执行, 提高了图形硬件的绘制效率, 节省了中央处理器(CPU)运行时间, 可用于高速飞行模拟中的大规模地形实时绘制.     

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。     

体绘制技术及其在矿床三维可视化中的应用

体绘制技术是与传统的面绘制技术完全不同的一种可视化方法。论述了体绘制技术的原理、算法和过程,并结合地矿工程特点,设计了一个基于改进的光线投射法的地矿三维可视化仿真系统,利用某一矿山实际地测数据对系统进行了验证。结果表明,所研究的系统能够很好地反映地矿三维空间实际情况,展示了算法的正确性与仿真系统的应用前景,使体绘制技术向实际应用迈进了重要的一步。     

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.     

医学人体数据三维可视化方法的研究与实现

结合医学图像三维可视化的两种方法：表面绘制方法和体绘制方法,采用了一种混合绘制方法,在微机上实现了医学断层图像序列的三维重构,既克服了表明绘制不能体现内部数据的缺点,又从一定程度上解决了人体绘制的速度问题。在此基础上,研究了对任意剖面数据进行检索的算法,通过对层间数据的插值,可以从任意角度和位置来观察剖面的形状、大小、颜色分布等各种病理特征,对临床诊断有重要意义。     

与视点相关的多分辨率地表模型简化算法

为了提高交互式显示复杂三维模型的效率,针对规则地表模型提出一种多分辨率简化算法,充分利用帧间相关性加速动态简化过程。算法采用自适应四叉树结构判定地表模型可见性区域,减少绘制过程中处理的数据量。同时根据帧间变化的规律性,按照相邻帧间显示状态发生改变的顶点集合来局部修改需要绘制的三角形链表,并对其进行可见性裁剪,从而快速得到当前帧的简化网格模型。实验结果表明,该算法有效减少了简化计算量,对中等规模地形绘制速度可达到15帧/s,基本能满足交互式漫游的实时性要求。     

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.     

基于三角形二叉树的地表模型动态简化算法

多分辨率模型简化技术是实现复杂模型交互式可视化的有效手段。为实现地形漫游 ,提出基于三角形二叉树的地形网格模型动态简化算法 ,实现了与视点相关的连续多分辨率简化及快速动态绘制。算法利用三角形二叉树结构记录三角形的分裂和合并关系 ,在预处理中计算出数据点的误差值 ,绘制时根据与视点相关的各参数确定需保留的数据点集 ,基于二叉树进行三角形的分裂和合并操作 ,动态修改需要绘制的三角形链表 ,得到所需分辨率下的近似网格模型。实验表明该简化算法简单有效、易于实现 ,支持对地形模型的交互式快速绘制     

基于Cesium时空三维可视化的数据调度与缓存机制

针对传统三维可视化技术存在数据调度速度慢、场景绘制效率低等问题,本文提出了一种绘制线程与调度线程并行的双线程数据调度策略。该策略将数据调入等待队列,根据视点距离进行顶点层次划分,再利用双线程渲染管线进行场景绘制。为了提升了三维场景处理速度,建立了二级缓存渲染机制与瓦片数据更新策略,并基于Cesium图形引擎,设计并开发了武夷山国家公园时空三维可视化系统,优化了三维场景绘制与数据调度性能,实现了国家公园多源数据集成,提高了虚拟场景中跨平台、跨终端三维展示与交互能力,为国家公园数字化建设提供了行业参考。     

三维地震数据体的切片播放算法

目前三维数据可视化技术已经广泛应用于地震解释中,而绝大多数的三维地震解释,是通过数据体的切片实行的。切片显示步骤是:确定切面多边形、对数据体的重采样和图像合成、切片的图像绘制。并且通常需要对切片实现播放、缩放等操作,此时,对于有限的内存采用传统的方法实现庞大的三维地震数据体的切片播放是相当的困难的。文章提出了一种将三维地震数据进行分块存储及显示的技术,即三维数据的砖块组织结构,并建立了快速索引机制,及砖块结构的调度算法。实验证明,该算法对三维地震数据切片的播放具有实时性及高效性。     

基于GPU的隐式不可压缩SPH流体模拟

提出一种基于图形处理单元(Graphic Processing Unit,GPU)的不可压缩流体并行模拟算法.该算法使用并行基数排序技术提升了邻居查找效率,同时使用了GPU上的片上高速共享存储器,将流体计算过程中所需用到的数据尽可能从GPU的全局存储器中拷贝至共享存储器中,减小数据访问延迟,提高模拟效率.实验结果表明,基于GPU的并行模拟算法可以大幅提高流体模拟程序的性能,与基于CPU的单线程实现相比,可以到达38.2倍的加速比.