基于高斯拉普拉斯的层次剥离体绘制

由于仅修改传递函数很难解决组织间的遮挡问题,尤其是同种组织间的遮挡问题。采用边缘检测的原理确定不同组织间的分层点,并针对基于梯度的层次剥离体绘制难于选择合适的梯度阈值的缺点,提出通过判断图像二阶导数过零点的方法,确定不同组织的分层点。同时,为了达到实时效果,通过图形处理器对算法加速,实现实时绘制的效果。实验结果表明,该算法能够自动地并实时地实现体绘制的分层显示,显示结果较清晰。     

基于成员体关系的医学数据剥离绘制算法

针对修改传输函数或者使用特殊的光照效果时不能完全解决直接体绘制医学数据人体组织间的遮挡问题,提出一种基于成员体关系的分层剥离体绘制算法.利用梯度阈值函数判断采样点的类型,通过采样光线获得同种组织的标量值范围;用由移动最小二乘法按照拟合出的不同组织的分界标量值和空间位置来建立每个体素的成员体关系;将成员体关系用于分层剥离体绘制,以解决同类组织的遮挡问题,并采用自适应的光线投射算法提高图像的绘制效果和速度.实验结果表明,文中算法可以根据医学数据来确定相应的成员体关系,使被遮挡部分绘制效果清晰.     

基于直方图熵的体数据分类算法研究*

体数据的分类用于确定体素的可见性,在三维体绘制中起着重要的作用。提出一种基于熵的体数据分类算法。首先根据累计直方图将体数据的直方图进行分段,然后根据熵判别式在每个分段中计算一个阈值作为阻光度传递函数的分段点,再根据阻光度传递函数计算出体素的阻光度值,完成体数据的分类。以工业CT体数据为对象进行实验,其结果表明,所提出的算法较好地实现了体数据的分类,体绘制结果清晰,且能够实现试件的模拟拆卸。     

基于Shear-warp的交互式海量数据场体绘制算法

提出了基于min-max Octree快速分类Shear-warp的交互式海量数据场体绘制算法.主要包括根据海量数据的特征,快速读入数据以及设计适当的不透明度传递函数;建立Summed-Area表与min-max Octree数据结构,并对体数据进行快速分类,然后,利用分类的结果进行快速体绘制.实验证明该方法不仅效率高,而且显示效果好.     

基于结构特征的自适应光线投射算法

目的 光线投射法是一种重要的直接体绘制算法,但其效果取决于复杂的传递函数.为此提出基于结构特征的自适应光线投射算法,从而使得利用简单传递函数即可很好地揭示体数据特征.方法 首先分析光线方向标量值的变化趋势获取结构特征——特征段;然后基于若干意义明确启发式规则(特征段的次序、尺度、重要度)自动计算特征段的可见度,根据特征段可见度调节每个采样点的不透明度;最后基于调节后的不透明度完成绘制.结果 使用合成数据、医学真实采样数据和工业CT(computed tomography)数据进行测试,结果表明本文算法在展示体数据的内部结构特征,尤其是细小结构方面优于其他类似算法;本文算法速度比DVR(direct volume rendering)慢,但仍可满足交互需求.另外,本文算法还提供多个形象直观、意义明确的参数供用户调节,进一步增加了本文算法的灵活性.结论 本文提出的自适应光线投射算法,允许用户使用简单传递函数和调节意义明显的参数即可有效揭示体数据特征,进一步提高了光线透射法的直观性.     

用于体绘制可视化的交互式直方图传递函数设计研究

医学图像体绘制可视化可以直接显示体数据的内部信息,成为可视化研究的一个重要的领域.由于医学图像数据本身的复杂性和传递函数的设计的灵活性,可视化传递函数成为研究的热点.通过CT,MRI设备获取的体数据,其质量受噪声影响严重,首先使用非线性增强方法对数据进行预处理,之后对体数据进行边界体素预判,并构造二维直方图用以设计传递函数,最终用光线投射算法绘制体数据.利用文中方法对大小为256×256×161的牙齿数据集进行非线性增强去噪,并设计传递函数,牙齿数据噪声得到了有效地抑制,不同边界区分比较明显.此外对牙齿体数据进行边界体素预判后,通过二维直方图查找边界的时间由78.2s减少至28.3s.实验结果表明,文中方法能有效地去除噪声、查找边界并提高绘制速度.基于构造出的直方图能够方便进行半自动化传递函数设计,提高绘制结果的质量.     

体素分类与Phong光照模型GPU加速体绘制

为了提高体绘制的速度和效果,研究了体数据的分类和计算及其在图形处理单元上加速实现的体绘制算法.分别采用点体素先分类和预积分后分类方法为体数据分配颜色和不透明度,改进了利用不透明度对颜色加权改善绘制效果,根据Phong光照模型对体数据进行渲染.通过查找表软件加速和图形处理单元硬件加速两个方面分别实现并进行比较,实验结果表明,采用图形硬件加速的方法达到实时交互的效果,体绘制性能大大提高.     

体绘制中显示隐含分界面的一种方法及其实现

在普通的体光照模型下,使用直接体绘制显示对象内部的隐含分界面(内部不同介质之间的分界面),需要改变传递函数,确定体素的颜色值和不透明度.虽然能够看到对象内部的结构,但是在这种模型下,要透过物体的表面清晰地看到其内部的隐含分界面是不可能的.这一方面是由于普通体光照模型中的粒子不具有选择透光性,即不能透过波长在一定范围内的可见光而吸收另一部分波长不同的可见光,只能同等地吸收各种波长的光;另一方面是因为普通体光照模型缺乏表面信息部分.该算法使用一种具有选择透光性的体光照模型,在这种模型中加入表面散射部分,这一部分与视线、光源位置无关,同时采用非真实感绘制技术来加大隐含分界面的显示效果.在这种光照模型下,可以清晰地显示出隐含分界面具体的细节部分.     

特征抽象的直接体绘制方法

直接体绘制需要借助于传输函数,而设计一个有效的传输函数非常耗时且需要具备丰富的经验.为此提出一种不透明度自动调节的可视化方法.通过分析采样光线提取出数据的特征,并将这些特征抽象为不同层次的采样点,抽象采样点的不透明度根据采样光线上特征数的变化而改变;在保证最远抽象采样点可见度最大的前提下,推导并修改传统体绘制积分方程,得到基于抽象采样点的体绘制积分方程.实验结果表明,该方法不依赖于传输函数,能有效地展示体数据中的特征信息.     

设计转换函数实现保留上下文环境体绘制

摘要为了帮助医生对医学图像进行准确的定位和诊断,在显示感兴趣区域的同时保留其上下文信息,提出一种保留上下文环境体绘制方法.首先记录沿光线方向的首个等值面的空间位置;然后根据采样点到等值面的距离和采样点处的梯度构造衰减函数,将衰减函数作用于不透明度转换函数,以控制光线合成.对头、腹和脚部等CT数据的实验结果表明,该方法可以在保留组织轮廓清晰的前提下增强感兴趣区域显示.