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。     

基于满二叉树分块策略的大规模数据场纹理映射体绘制算法

针对纹理映射体绘制物理内存空间的限制,本文提出一种可在通用图形硬件上完成大规模数据场实时体绘制的有效方法.该方法基于满二叉树纹理分块策略,利用GPU着色器可编程性,将纹理数据制作为一个一维传递函数查找表和一个规模等同于体数据场的动态纹理工作集,有效提高了大规模数据场体绘制的实时性.动态纹理工作集使用抽象分块与继承关系管...     

海量数据GPU体绘制优化研究

高性能GPU使得体绘制在廉价的硬件上获得良好的性能,但海量数据体绘制的效率依旧低下.本文探讨了GPU体绘制中图形硬件的瓶颈,并提出新颖的算法解决这些问题:采用数据分块和八叉树划分体数据实现空单元跳过优化.该算法解决了海量数据超过可用纹理空间的难题,同时允许实时改变体绘制传递函数.     

基于最优化分块的大规模数据体绘制加速方法

GPU加速体绘制已成为体可视化领域的研究热点,然而超出显存的大规模数据无法直接载入,成为GPU应用的瓶颈。分块技术能够在保证图像质量的条件下解决该问题,但分块数据的频繁加载和访问明显降低了绘制速度。针对上述问题,通过建立最优化分块模型得到了大规模数据的最优分块,并通过构造节点编号纹理和改进距离模板设计的方法进一步提高了基于八叉树的分块体绘制算法的绘制速度。实验结果表明,该方法加速效果明显。     

三维地形中多分辨率影像模型建模方法①

使用高分辨率纹理是增强地形真实性最常用的有效方法,但由于其数据量的庞大需要对纹理影像进行分块处理。为了解决常规手工纹理分块的不足,给出了影像纹理的自动分块原则和方法,提出了一种基于视点的动态多分辨纹理模型和确定纹理分辨率的算法,设计了管理纹理数据的数据结构和数据库存储方案。试验表明,该方法在不降低显示质量的同时,能有效减少纹理的渲染量和较好的可视化效果。     

基于动态纹理载入的大规模数据场体绘制

为克服图形硬件对传统纹理映射体绘制的限制,提出了一种在普通PC上进行大规模数据场体绘制的有效方法。该方法中,体数据被划分为合适大小的数据块,这些数据块被动态的载入图形硬件,并利用3维纹理映射进行绘制。在整个绘制过程中,仅有一个数据块存储在图形硬件上,有效地提高了对大规模体数据的绘制能力。同时,充分利用目前PC图形硬件成熟的可编程特性,通过对梯度的实时计算来减少在传统纹理映射体绘制中巨大的内存消耗。实验结果表明,该方法在普通PC上可以对超过纹理内存容量的大规模体数据进行交互式体绘制。     

基于分块和包围球误差函数的地形绘制方法

针对大规模地形数据庞大、绘制速度慢的问题,提出一种基于数据分块和包围球误差函数的地形绘制方法。该方法对数据进行分块组织,按行列顺序对数据块编号,实现对地形数据的部分读取。依据视点可见性判断,实时调入可见数据块,设计一种基于包围球的误差函数,通过三角形二叉树构建层次细节模型,实现大规模地形实时绘制。实验结果表明该方法可以取得较高的帧速率和较好的绘制效果。     

三维地形高质量实时矢量叠加绘制

在高低起伏的三维地形上无缝叠加二维矢量数据是三维地理信息系统可视化的必须功能.为了进一步提高矢量纹理的像素有效利用率,减轻走样,提出一种采用多级联的绘制方法来改进传统基于纹理的矢量叠加绘制过程的算法.该算法采用深度剖分和屏幕空间分块2种策略对视域四棱锥进行分割,对子四棱锥内矢量进行级联绘制,并对绘制范围进行调整优化,整个算法过程完整地利用了现代GPU可编程硬件来实现.实验结果表明,文中算法适用于大范围多分辨率地形上的矢量绘制,绘制过程达到了实时,绘制效果令人满意.     

基于GPU的多分辨率体数据重构和渲染

基于小波变换的多分辨率压缩算法能够获得很高的压缩比,因而被广泛地用于压缩体数据.针对这种压缩策略,研究基于GPU的数据重构的方法,可以只从CPU向GPU传输少量的压缩数据,从而提高数据传输效率.因为好的数据结构是实现基于GPU的重构算法的关键,所以文中提出适合使用矩形纹理表示的数据结构--Nested Tileboard;然后给出基于该数据结构在GPU上实现多分辨率重构的方法,使用Nested Tileboard保存中间数据及重构结果;还提出了基于Nested Tileboard的多分辨率体绘制方法,直接对重构数据进行体绘制,从而实现数据重构和体绘制的无缝连接.     

大规模地形的LOD生成算法研究

为了实时地绘制大规模地形数据,提出了一种改进的实时连续LOD生成算法.该算法采用分块分层的思想,首先将大规模高程数据进行分块,然后对块中数据按照分辨率的大小分层存储.根据视点位置和网格空间对象误差的关系建立基于四叉树的LOD模型,从而提高了大规模地形的绘制效率.使用该方法描述了太湖流域的地形,取得了良好的绘制效果.     

大区域地形可视化技术的研究

近年来，地形场景的实时绘制已受到人们越来越广泛的关注，目前已经提出的一系列场景加速绘制算法,虽然在不同的应用场合也取得了一定的效果，但都存在着局限性，尚不能满足大区域地形环境的实时高速绘制的要求，而与其密切相关的技术主要涉及到地形多分辨率表示、海量地形数据和纹理数据的分页管理、地形和纹理数据的LOD控制、地形和纹理数据的快速存取和更新等．为了能够对地形场景进行实时绘制，在对大区域地形数据管理和实时绘制技术进行研究和试验的基础上，对构建视相关动态多分辨率模型的方法进行了改进，实现了地形模型多分辨率表示与视相关的有机结合，并提出了一种高效的场景数据存取方法，进而实现了一个整合自适应三角网剖分、地形场景数据分页管理和动态更新等相关技术于一体的地形三维可视化系统，试验结果表明，该算法能够实时绘制地形场景，且质量较好．     

基于空间跳跃的三维纹理硬件体绘制算法

本文提出了一种用于加速三维纹理硬件体绘制的空间跳跃算法。     

Distributed shared memory for roaming large volumes

We present a cluster-based volume rendering system for roaming very large volumes. This system allows to move a gigabyte-sized probe inside a total volume of several tens or hundreds of gigabytes in real-time. While the size of the probe is limited by the total amount of texture memory on the cluster, the size of the total data set has no theoretical limit. The cluster is used as a distributed graphics processing unit that both aggregates graphics power and graphics memory. A hardware-accelerated volume renderer runs in parallel on the cluster nodes and the final image compositing is implemented using a pipelined sort-last rendering algorithm. Meanwhile, volume bricking and volume paging allow efficient data caching. On each rendering node, a distributed hierarchical cache system implements a global software-based distributed shared memory on the cluster. In case of a cache miss, this system first checks page residency on the other cluster nodes instead of directly accessing local disks. Using two Gigabit Ethernet network interfaces per node, we accelerate data fetching by a factor of 4 compared to directly accessing local disks. The system also implements asynchronous disk access and texture loading, which makes it possible to overlap data loading, volume slicing and rendering for optimal volume roaming.     

大规模地形无缝漫游技术研究*

针对大规模地形动态漫游提出实现流程和算法框架,基于分层分块地形LOD组织存储策略完成数据预处理,绘制阶段提出视点相关的地形调度和简化算法,利用多线程处理机制进行地形块裁剪和内外存数据交换,借助GPU硬件实现场景加速绘制算法,并提出分块地形和纹理数据的无缝拼接策略。真实数据实验的算法比较和性能测试结果表明,该方法具有支持数据量大,绘制效率高、实用性强等特点。     

Volumetric texture synthesis for non-photorealistic volume rendering of medical data

This paper presents a novel technique, called volumetric texture synthesis, for non-photorealistic volume rendering. It extends texture synthesis from 2D areas/3D surfaces to volumes. By selecting different texture samples, it allows for a wide variety of stylized rendering for the target volume. As a preprocessing step, volume data analysis is used to identify texture orientations for the volume. This is followed by volumetric texture synthesis, which generates 3D non-photorealistic textures along the identified texture orientations. Finally, standard volume rendering is applied to display the volume data decorated by the texture. Experimental results are provided in the paper.     

GPU加速的八叉树体绘制算法

提出一种针对物体空间为序体绘制的空域跳过算法：采用双层次空间跳过,先以规则的数据分块作粗略地跳过,再以八叉树获得更高粒度的优化。该方法进一步解决了超过可用纹理内存容量的大规模体数据实时绘制问题,允许实时改变传递函数。针对该算法引入的CPU高负载瓶颈,提出一种新算法,在图形处理器(GPU)内快速计算采样面片,平衡了CPU与GPU间的运算负载。结合上述两种算法,实现高效的大规模体数据绘制并无损图像质量。     

An efficient multi-resolution framework for high quality interactive rendering of massive point clouds using multi-way kd-trees

We present an efficient technique for out-of-core multi-resolution construction and high quality interactive visualization of massive point clouds. Our approach introduces a novel hierarchical level of detail (LOD) organization based on multi-way kd-trees, which simplifies memory management and allows control over the LOD-tree height. The LOD tree, constructed bottom up using a fast high-quality point simplification method, is fully balanced and contains all uniformly sized nodes. To this end, we introduce and analyze three efficient point simplification approaches that yield a desired number of high-quality output points. For constant rendering performance, we propose an efficient rendering-on-a-budget method with asynchronous data loading, which delivers fully continuous high quality rendering through LOD geo-morphing and deferred blending. Our algorithm is incorporated in a full end-to-end rendering system, which supports both local rendering and cluster-parallel distributed rendering. The method is evaluated on complex models made of hundreds of millions of point samples.     

基于自适应八叉树划分的高精度四面体可视化

利用八叉树结构将四面体数据转化为规则网格数据,能有效提高系统的交互性能.八叉树的划分层次越高,绘制效果越好,但数据的存储空间以及处理时间也将大幅增多.提出自适应的规则化表示方法来构建八叉树结构,改进原有的单一采样策略,并结合深度信息将采样结果转换成适用于GPU的八叉树纹理结构.然后采用光线投射算法来对体数据进行绘制,根据各区域深度不一的特点,提出了变步长的采样绘制策略.实验结果表明,本文方法降低了数据的空间存储量和处理时间,同时在绘制质量、绘制效率方面都得到了较大提高.