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.     

基于密度-距离图的交互式体数据分类方法

体数据分类是体绘制中传递函数设计的核心问题.标量值-梯度模直方图作为表征体数据的一种经典二维特征空间,已被广泛应用于分类体数据.然而,大部分已有方法存在过于依赖分类算法的参数设置、运算效率低、交互复杂度高等问题.以标量值-梯度模直方图的密度分布为基础,并依据物质中心密度大且物质中心间距离远这一特性,首先快速计算每个数据点的密度及每个数据点到比其密度大的点的最小距离;然后,将所有数据点投影到密度-距离图,并以密度-距离图作为人机接口,使用户能够交互地选择多个密度中心来分类体数据并设置传递函数.通过多组实验验证,所提出的方法无需预设物质类别的数量,分割标量值-梯度模直方图的准确度较高且速度较快,所设计的密度-距离图是一个有效的人机交互接口,可以有效地引导用户完成由粗糙到精细的递进式体数据分类和可视化过程.     

基于直接体绘制的三维数据场交互可视化系统SinoVis

文中描述了基于直接体绘制的三维数据场交互可视化系统SinoVis的系统设计框架与具体实现。SinoVis是一个纯软件的可视化分析系统，SinoVis绘制的图像精细，可视化参数的设置与调整方便灵活，可以在任意选择的体元分类转移函数下对规模为128^3～256^3的体数据实现高速交互绘制，在相当广泛的研究与工程领域里有潜在的应用价值。     

医学体数据三维可视化技术

医学体数据的可视化是科学计算可视化的重要研究领域,其处理过程包括体数据的获取、模型的建立、数据的映射、绘制等操作。论文对医学体数据可视化的相关技术进行了综述,讨论了医学体数据的结构模型和表示方法,全面地分析了医学体数据可视化中各种算法和技术的特点,及相关的加速技术,探讨了目前医学体数据可视化存在的问题及发展趋势。     

医学图像可视化的视觉优化方法

由于受主观意识和经验等因素的影响,医学图像可视化中传递函数的选择和设置会直接影响医学图像可视化效果.为此,提出一种基于视觉优化的医学图像可视化方法.针对三维医学图像绘制,采用基于GPU加速的光线投射体绘制半自动化传递函数,解决了三维图像全局和焦点上下文的优化显示问题;针对二维图像呈现,借助直方图均衡化、图像融合和全变分模型3种图像增强算法,解决了二维医学图像噪声干扰、对比度模糊和边缘丢失等问题.通过与传统方法的实验对比,三维医学图像在绘制时间和绘制效果方面均有改善;引入图像质量评估指标峰值信噪比和平均结构相似性,验证了全变分模型在二维医学图像增强中的有效性.结合视觉优化方法设计开发了医学图像可视化交互系统,包含对医学数据的三维可视化和交互分析功能,有效地拓展算法的应用性.     

体数据压缩技术综述

数据压缩是体数据可视化研究中的一个重要问题.随着体数据的维数、分辨率、变量个数不断增加,数据量呈指数增长,体数据的压缩研究显得更为重要.文中从有损压缩和无损压缩2个方面对已有的体数据压缩方法进行了总结,对无损压缩的各类方法的优缺点进行了比较,对有损压缩的一般流程和其中的重要步骤做了详细的介绍,同时着重介绍了时变体数据压缩方法.最后提出了该领域需进一步探索的方向.     

基于二维直方图图像智能分割的体绘制传递函数设计

为了增强传递函数的特征区分能力并简化交互模式,提出一种基于二维直方图图像分割和特征度量差异性分析的渐进式体绘制传递函数设计方法.通过渐进式地用不同的特征组成传递函数对目标区域进行逐步求精地分离,并在每次分离时采用面向数据分类的特征空间度量差异性的评估方法智能指导二维传递函数数值特征的选取.使用这一系列二维传递函数对目标区域进行多次分离,得到目标区域精确的分离结果;再利用此结果突出目标区域的显示,增强可视化效果.由于该方法借鉴了前人建立在对二维直方图图像进行normalized cut分割和层次聚类的交互方式,使得二维直方图的交互也非常简单便捷.实验结果表明,文中方法是有效的.     

医学可视化中利用形状特征设计传递函数

传递函数设计是医学可视化中一种困难却行之有效的方法.传递函数能高亮显示人体内的重要部位,为医生诊断疾病带来便捷.通过对目前传递函数设计方法中研究较少的形状特征进行研究,提出了基于形状特征的传递函数,利用三维不变矩、分形特征、线状特征等多种形状特征突出显示用户感兴趣的具有相同形状的结构.最后用一些医学数据集进行测试,证明了文中方法的高效性和便捷性.     

非规则数据场体绘制技术的研究

科学计算可视化的核心是三维数据场的可视化,当前三维可视化的研究热点是体绘制技术.文中介绍了三维非规则数据场体绘制技术的研究现状.在此基础上,通过对已有非规则数据场体绘制技术和算法的分析比较,预测非规则数据场体绘制技术今后的发展趋势以及将来应该重视的研究方向.除了改进已有算法、将各种算法结合起来外,还应该在硬件及系统加速技术方面做研究,同时结合漫游技术研究和开发高效的三维空间非规则数据场的可视化技术和并行算法.     

基于感知的体可视化综述

体可视化是一门交互地视觉呈现三维数据场的技术,允许用户直观方便地理解数据中所包含的几何结构和特征信息,在医学影像、石油勘探、大气气象和科学计算模拟等领域得到广泛应用.由于三维数据场内部特征的复杂性,实现高表达力的体可视化需要同时考虑数据的特性和用户的因素.基于感知的体可视化技术在可视化流程中考虑人类感知过程和认知过程的特点,使得可视化的结果符合人类感知特性和习惯,达到有效地揭示数据特征的目的.文中从用户驱动的体数据分析、符合感知的可视化设计和表意性体可视化3个方面对基于感知的体可视化的相关技术进行梳理总结,并指出该领域需要进一步探索的研究方向.