直接体绘制技术在地质体三维可视化中的应用研究*

将直接体绘制技术应用于地质体三维可视化,首先对原始钻孔数据进行插值、网格化等预处理得到满足直接体绘制需要的规则体数据,从而建立反映地层分布的地质体三维标量数据场;然后用直接体绘制技术绘制三维地质体,避免了体元建模方法中在对地质体进行剖切等操作时必须要解决的剖面与体元之间复杂的判断求交等过程。采用该方法实现了对某地区地质体的三维可视化。     

基于曲面建模的三维地质体体绘制研究

体绘制技术因为其相对于面绘制技术能够更好地反映三维体的真实结构,因而越来越受到人们的重视.提出了一种基于曲面建模的地质体体绘制方法,并在此基础上引入原始钻孔点的穷举搜索来获得散乱点以生成曲面.并根据现场数据的特征采用了适合中小型数据量插值拟合计算的改进谢别德插值来实现曲面的生成.产生曲面之后,使用了现在被普遍采用的基于图像空间序的光线投射算法完成地质体的体绘制,并在此基础上实现了剖切,缩放等三维体的交互操作.     

基于分块混合八叉树编码的海量体视化研究

在介绍当前体数据的数据模型与绘制方法的基础上，使用混合八叉树进行体数据的描述，实现了对其自适应分块存储。并用体元投射和三维纹理映射方法分别实现了混合八叉树的体绘制与多分辨率绘制。实验结果表明，该文的算法较好地实现了基于混合八叉树结构的海量体数据的组织、存储和绘制。     

基于体平滑的体绘制纹理伪边界消除算法

直接体绘制能够清楚的显示三维数据场的内部信息,是科学可视化中非常重要的一类方法。其中,基于二维纹理映射的三维数据直接体绘制方法具有绘制速度快、可交互性强的优点。其基本思路是将三维数据体在时间或深度方向形成一组水平纹理切片,通过这些切片的纹理贴图,实现三维数据体的体绘制,在交互性和资源消耗之间取得了较好的平衡。本文针对基于二维纹理映射的直接体绘制方法中在透明与不透明边界产生阶梯状条纹的伪边界问题,提出了一种基于体平滑的算法。该算法通过在透明数据与不透明数据的边界进行体平滑,使采样过程中缺失的数据表现到抽样的切片上,从而在最终图像生成阶段淡化甚至消除阶梯状条纹伪边界。实验结果表明,相对于传统二维纹理映射方法,本算法实现体绘制效果平滑,提高了绘制效果。     

医学图像大体数据快速体绘制算法研究

为了在保证绘制质量的前提下有效提高大的医学体数据的绘制速度,提出了一种快速的体绘制算法。该算法将大的体数据分割成等大小的数据块,然后通过对每一数据块进行空白数据块的空间跳跃、提前数据块截止和提前光线截止的可见性测试来加快体绘制的速度,最后使用体绘制预积分来提高体绘制的图像质量。实验结果表明,对大的体数据,可以在不损失图像质量的前提下,实现快速的绘制。     

面向台风数据体绘制的传输函数研究

在直接体绘制中,传输函数定义了从数据属性到光学属性的映射关系,直接决定了绘制的效果,是体绘制研究的关键技术之一。为了使体绘制技术在气象领域真正发挥作用,必须结合气象规律研究和设计面向气象数据体绘制的传输函数。研究台风数据的特点以及针对台风数据体绘制的传输函数的设计流程,在数据值梯度直方图基础上结合光照参数设计了台风标量场数据的传输函数,采用台风的温度、湿度以及云量等数据进行体绘制,更好地显示了台风的内部结构,对于认识台风起到了促进作用。     

基于K均值聚类的传输函数设计方法

在直接体绘制中,传输函数定义了从体数据属性到光学属性的映射关系,直接决定了体绘制的效果,是体绘制研究的关键技术之一。传统的多维传输函数是基于体数据和梯度体数据进行设计的,本文提出基于K均值聚类的传输函数设计方法,并在此基础上进行气象数据的分类方法研究,实现基于GPU的气象台风数据的直接体绘制。     

体数据中物体之间结构关系的描述方法

体数据中不同的物体之间存在不同的结构关系,如隐藏关系、拓扑关系等,不同结构关系是影响用户理解体数据的重要特征之一。从分析体数据中物体之间关系入手,提出一个有效的体绘制应当定义一个从数据到绘制的映射,以便将数据中物体之间的每种关系映射到绘制空间。然后提出描述体数据中物体之间典型结构关系的体绘制方法。在绘制空间对物体之间的不同关系的描述增强了用户对体数据的理解,并拓展了体绘制在体数据分析中的功能。     

基于打包索引纹理的大规模数据体绘制算法

针对大规模数据体绘制效率低下的问题,提出一种算法：对体数据进行纹理分块打包,移除空数据块,并创建数据块的索引数据,绘制时通过索引访问打包后的纹理实现大规模数据完全载入显存,同时在索引中标记空数据及高密度数据块的位置,绘制前生成其有效的立方体数据表达,结合早期光线终止与空域跳过等加速技术,有效地实现了大规模的体数据的实时绘制,同时保证了结果图像的质量。     

基于GPU的烟雾数据体面混合绘制技术研究

研究烟雾等大规模体数据在虚拟场景中实时可视化的技术是一种新的体面混合绘制技术,在灾害现象仿真中有着重要的应用。在处理体面混合绘制时,已有的绘制算法难以实时地处理体数据的遮挡和裁剪,并在内窥绘制中出现片元空洞。针对以上问题,提出一种基于GPU的体面混合绘制算法,将体数据视为参与介质,同时将面绘制的结果作为体绘制的积分域约束条件,从而把面绘制中的裁减算法推广到体数据的绘制中,实现了体面混合绘制的无缝融合。仿真结果表明算法能够实时地绘制虚拟场景中的大规模体数据,并且能够处理复杂的内窥效果。