医学体数据三维重建的体绘制加速算法研究

研究有效的体绘制加速算法.在抛雪球法的基础上,采用提取最近表面体素的方法实现加速.提出新的分割方法,以体素原有的灰度值作为颜色值的3个分量,将所有体素的不透明度设为0.9或1.0,结果表明,加速算法能满足显示要求且加速作用明显.该加速算法结合了表面绘制方法和体绘制方法的优点,但只适用于不透明物体的重建显示.     

基于硬件的点模型绘制

点云模型是一种新兴的物体几何表示方式,基于点的建模与绘制技术是近年来计算机图形学的研究热点之一。随着可编程特性的出现,GPU成为图形学研究中越来越流行的计算平台。以GPU为计算工具,设计了一种适合于GPU处理的类八叉树空间剖分结构,提出了一种新的基于GPU中的点模型光线求交算法,实现了基于GPU的点模型的快速光线跟踪绘制。     

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。     

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。     

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。     

Real-time rendering algorithm based on a hybrid rendering scheme

A real-time rendering algorithm based on a hybrid rendering scheme is presented. The key frames of the virtual scene are generated with a geometry-based approach, then a non-linear transformation to all visible points of each frame near the current viewpoint is performed to reveal their coplanar characteristics and a hierarchical polygon ap-proximation of the local scene is set up. Any intermediate image between the two key frames could be obtained by re-projecting these polygons onto the view plane related to the current viewpoint. The gaps that might appear on the inter-mediate image are filled through bi-directional backward image warping. Experimental results show that our approach is insensitive to the complexity of the scene and has a satisfactory performance.     

Real-time rendering algorithm based on a hybrid rendering scheme

A real-time rendering algorithm based on a hybrid rendering scheme is presented. The key frames of the virtual scene are generated with a geometry-based approach, then a non-linear transformation to all visible points of each frame near the current viewpoint is performed to reveal their coplanar characteristics and a hierarchical polygon approximation of the local scene is set up. Any intermediate image between the two key frames could be obtained by re-projecting these polygons onto the view plane related to the current viewpoint. The gaps that might appear on the intermediate image are filled through bi-directional backward image warping. Experimental results show that our approach is insensitive to the complexity of the scene and has a satisfactory performance.     

三维网格表面的分层分割算法

提出了基于单位外法向矢量空间的分层表面网格分割算法 ,通过将任意表面映射到单位矢量空间即单位球面上 ,以单位球面划分作为模板应用到任意表面分割 .通过划分 ,为三维表面网格建立了自然的区域面片分层表示 .实验表明 ,新算法不仅计算速度快 ,而且具有很好的分割效果     

使用Light Field Rendering实现森林的实时渲染及光照算法

森林的实时渲染及光照是视景系统中的一个难题.基于图像的渲染方法(IBR)由于渲染速度与模型复杂度无关,被广泛应用于场景重建.基于光流场(Light Field Rendering)的IBR技术,提出一种迭代投射算法来进行外形重建,实现了具有实时光影特征的森林效果.实验表明该算法结合了传统迭代、投射算法各自的优点,在质量和效率方面取得了平衡.     

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。     

基于三维纹理的雷达探测概率直接体可视化

针对面绘制技术表现雷达探测效能不充分的缺陷,提出了基于三维纹理的雷达探测概率直接体绘制可视化算法。针对雷达探测数据分布不均匀、重要性不一致等特点,提出了颜色传递函数的设计准则,以此基础设计了传递函数表达式。通过高级传播模型计算三维雷达探测信息,并使用传递函数将其映射成不同的光学成像参数。建立了计算视觉效果最差情况的角度模型,通过实验方式验证了使用3个备选切片方案代替实时计算采样多边形方法的可行性。仿真结果表明:与面绘制方法比较,文中算法不仅能直观地表现雷达探测范围的整体信息,而且还能清晰地展示雷达探测三维数据场的内部细节。     

基于混合数据场的快速体绘制算法

为了突出人体重点器官的显示，提出了一种新颖的基于混合数据场的快速体绘制算法，从原始的三维数据中提取重要的结构，然后将原始三维数据中非重点的部分转换为梯度数据，构成混合数据，从而对混合数据进行体绘制，结果表明，该算法可以加快体绘制速度同时改善重点器官的显示效果。     

基于InfiniBand的集群分布式并行绘制系统设计

为解决 sort-first型并行绘制负载不均衡和网络拥塞问题,在研究原有体系结构的基础上,提出了一种基于InfiniBand高速网络的PC集群分布式并行图形绘制解决方案。增加了显示节点负责场景显示。使用一种改进型的基于绘制历史的动态负载均衡算法解决了负载不平衡问题;利用InfiniBand消息传输机制开发了同步控制策略,有效地实现了帧同步。实验结果表明,该方案在保存场景一致完整性的基础上,与传统体系结构相比,显著地提高了系统帧率,降低网络通讯消耗。     

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。     

基于连续细节层次的地表模型实时绘制算法

研究地表模型的实时绘制,提高绘制速度及可信度。采用点到平均平面的误差度量和基于渐进网格的动态简化方法,使简化可随视点参数而动态变化。     

基于GPU的运动模糊快速渲染

本文根据运动模糊产生的原理,实现了一种几何无关的,基于GPU的快速运动模糊模拟算法;提出了一种迭代机制,让GPU可编程绘制管线在后置处理过程中,能够近似地模拟累积缓冲区的工作方式.本文还提出了一种改进方案,本方案能利用深度缓存解决了多帧画面混合时混合结果错误的问题,而且为运动轨迹提供了更多的线索.实验结果表明,本文算法可以在降低较少渲染效率的情况下,较为真实地模拟出物体运动或者旋转时产生的模糊现象.     

三种体绘制算法的比较

体绘制技术是一种能够准确反映出数据内部信息的可视化技术，本文介绍了3种常用体绘制算法：光线投射算法，足迹算法和错切-变形算法的基本思想，在此基础上比较了它们的性能并对它们的改进作了进一步的讨论，最后给出了结论并对这3种算法的前号作出了的展望．     

医学CT图像三维可视化系统的研究与开发

为开发符合医学数字成像与通讯(DICOM)标准的医学计算机断层扫描(CT)图像三维可视化系统,探讨了DICOM文件系统的结构和解析方法、医学CT图像窗宽/窗位调节技术及其三维可视化算法,描述了系统的结构和各功能模块的实现方法.通过对医学CT图像三维可视化软件的开发,比较了表面绘制和体绘制的特点,成功而有效地实现了符合DICOM标准的医学CT图像的三维可视化,为影像诊断提供了形象直观的技术方法,具有广泛的临床应用价值.     

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Shear-Warp的预合成体绘制方法

为提高用Shear-Warp重建的三维医学图像的质量,提出了一种改进的基于Shear-Warp的预合成体绘制算法IPVR.该算法采用预合成体绘制技术,在重采样过程中,结合体绘制方程和光照模型,确定最终的重采样值并合成中间图像,从而消除标准Shear-Warp算法中因欠采样而产生的混淆现象.实验证明该方法满足实时体绘制要求,显示效果较好.