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.     

基于线性八叉树光线投射算法在云可视化方面的应用

针对传统体绘制算法采样效率低,内存消耗大,绘制速度慢等缺点,提出了基于线性八叉树的光线投射算法并用于真实云图可视化。该方法首先通过线性八叉树对传统光线投射算法和存储进行优化加速,并结合Blinn-Phong光照模型增强每个体素的色彩渲染;然后采用合成公式求累积像素值。利用明暗计算的效果显示云的边界面,最终实现云数据的可视化。实验仿真结果表明,该算法在增强绘制效果和加快绘制速度方面的有效性。     

光线投射加速算法研究与实现

光线投射算法是医学图像体绘制技术中的经典算法,但绘制速度很慢,文章对其各个环节提出了加速算法,包括设置法向量明暗度查找表,减少投射光线及加快求交采样,并得到了理论验证和实验实现。     

规则数据场相关性的光线投射算法

光线投射算法是体绘制中的经典方法之一,这一算法突出的优点是不必再单儿消隐,具有结构清晰,算法简单,实现便利的特点,但简单的光线投射算法存在采样效率低和绘制精度低的缺点,本利用数据场的相关性和不等步长的采样方法来改善光线投射算法的不足,使它既具有快速的优点又具有较高的成象精度。     

高斯衰减体绘制

为了解决医学数据中感兴趣组织易被非感兴趣组织遮挡的问题,提出了一种高斯衰减体绘制方法。首先对感兴趣组织进行空间定位,以快速确定观察区域。然后根据当前采样点与定位点连线和投射光线的夹角,以及当前采样点到定位点的空间距离来构建高斯衰减函数。最后将该高斯函数作用于当前采样点的不透明度。可以有效地减弱非感兴趣组织对感兴趣组织的影响和遮挡,突出感兴趣组织的空间结构信息。实验结果表明,方法具有简洁高效的人机交互,且对感兴趣区域可以进行有效地增强显示。     

基于包围跳跃的计算统一设备架构光线投射算法

针对传统光线投射算法绘制速度慢和图形处理器(graphics processing unit,GPU)不能有效进行并行计算的缺点,文章提出一种基于包围跳跃的计算统一设备架构(compute unified device architecture,CUDA)光线投射算法。首先介绍了CUDA的编程模型和线程结构,然后用包围盒技术隔离体数据周围无效的空体素,减少投射光线的数目;利用光线跳跃技术,在包围盒内进行快速光线的合成,跳过透明的体素,减少大量体素的重采样;最后使用CUDA强大的并行处理计算的功能实现光线投射算法。实验结果表明,在保证图像质量的同时,绘制速度上比基于GPU加速的光线投射算法有14倍的提高,能够接近实时绘制,有很好的应用价值。     

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.     

基于包围跳跃的CUDA光线投射算法

针对传统光线投射算法绘制速度慢和GPU (Graphics Processing Unit,图形处理器)不能有效进行并行计算的缺点,文章提出一种基于包围跳跃的CUDA(Compute Unified Device Architecture,计算统一设备架构)光线投射算法,首先介绍了CUDA的编程模型和线程结构,然后用包围盒技术隔离体数据周围无效的空体素,减少投射光线的数目;利用光线跳跃技术,在包围盒内进行快速光线的合成,跳过透明的体素,减少大量体素的重采样;最后使用CUDA强大的并行处理计算的功能实现光线投射算法。实验结果表明,本文的方法在保证图像质量的同时,在绘制速度上比基于GPU加速的光线投射算法有14倍的提高,能够接近实时绘制,有很好的应用价值。     

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。     

使用GPU编程的工业CT断层图像三维可视化技术

在具有可编程管线的图形处理器（GPU）上重新实现了传统的光线投射算法,将耗时的三线性插值和采样过程放在GPU上进行,以提高绘制速度.首先将体数据映射为三维纹理并将其载入到显存,接着通过对顶点着色程序和像素着色程序的编写将光线进入点、离开点的计算以及图像的合成运算移入GPU中,最后根据不同的采样点颜色混合公式实现不同的绘制效果.本算法通过只绘制一个代理面,避免了使用固定管线的混合操作,从而可通过自定义的混合算法来实现各种复杂的绘制效果.结论：与传统的光线投射算法相比,文中算法可快速重建出质量较高的图像,使实时绘制工业CT断层图像成为了可能.     

一种大规模体数据压缩体绘制策略

针对基于GPU的大规模体数据直接体绘制过程中遇到的显存不足的问题,提出了一种大规模体数据的压缩绘制策略.该策略结合小波变换和分类矢量量化进行数据压缩,采用基于GPU的光线投射算法进行绘制,在绘制时,只解压变换当前绘制所需要的极少数数据,并结合多分辨率绘制,实现实时交互.基于CUDA的实验表明:该压缩绘制策略有效解决了显...     

基于MITK的三维体绘制系统设计

在MITK(Medical Imaging Toolkit)算法平台的基础上,采用Microsoft Visual C++语言设计基于MITK的三维体绘制系统。三维体绘制系统主要将光线投射法和错切变形法结合,构成一个三维重建系统,方便使用者在高质量绘制和实时绘制间自由作出选择。该系统可进行二维序列切片图像的显示和三维重建,并能调节三维图像的阻光度,展现出不同的三维立体绘制效果。     

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.     

基于八叉树编码的CUDA光线投射算法

目的针对传统的GPU光线投射算法绘制效果差,绘制效率低的问题,在CUDA架构上对光线投射算法进行优化和加速。方法首先采用八叉树对体数据进行编码,有效地剔除体数据中对重建图像无贡献的部分;其次,将体数据绑定到三维纹理上,根据体数据大小分配线程,每条光线与体数据求交时采用并行计算;最后,在CUDA内核中实现光线投射算法。结果仿真实验结果表明文中算法可以将传统GPU光线投射算法的绘制速度提高7～15倍,并增强算法的绘制效果。结论算法对传统的GPU光线投射算法的绘制速度和效果都有提高。     

模拟器视景系统中太阳及镜头光晕的绘制

为解决现有航海模拟器视景系统中对太阳及镜头光晕的模拟不完善、无法显示太阳、不能控制太阳及镜头光晕效果等问题,提出基于OpenGL和Cg绘制太阳及镜头光晕的方法.讨论光晕分布、纹理及融合等技术,并引入光晕边界的概念,实现光晕的淡入淡出.采用光线投射方法判断太阳与其他物体的遮挡关系,解决了z缓冲区方法无法判断视见体外物体的可见性问题,并利用顶点着色器技术对该方法进行优化.结果显示,该法简单,易于实现,绘制效果真实,满足航海模拟器对视景系统的实时性和逼真度要求.     

基于工业CT图像的可视化研究

工业CT图像三维可视化能够对工业构件提供真实、直观的反映。体绘制技术可以显示工业CT三维数据的整体特征和内部细节信息。根据光线投射算法的特点,采用对原始数据场进行最大熵原则的预处理的方法,加快了绘制速度,在一定程度上改进了光线投射算法。取得了较好的显示效果。