基于GPU的交互式体数据切割

为实现实时高效的体数据切割操作,提出一种将人机交互和基于GPU的体绘制相结合的切割方法.先通过人机交互生成多个切割体的几何形状并三角化,将其作为基于GPU的光线投射算法的代理面,然后利用深度剥离算法获得光线在所有代理面上的出入射点坐标,并用多个通道完成体绘制.该方法在单个3D纹理上进行,可以实现多个任意形状的切割体切割,在节省GPU内存空间的同时,提高了切割后的绘制效率.     

基于图形处理器加速光线投射算法的多功能体绘制技术

为克服传统算法中体绘制交互速度不流畅、重建耗时长、绘制效果单一的不足,实现了基于图形处理器(GPU)的光线投射算法用于医学层析图像实时体绘制,并能快速切换不同组织器官的绘制效果。首先,读入医学层析图像到计算机内存,构造体素;然后,设置相应体素属性(如插值方式、着色处理、光照参数)等,设计显示不同组织器官的颜色及不透明度传输函数;最后,GPU加载体素据并进行光线投射算法的计算。实验结果表明,在绘制速度上,GPU加速光线投射算法实现的多功能体绘制技术的绘制速度能达到每秒40帧以上,完全满足临床应用需求。在绘制质量上,用户交互中由于重采样而产生的锯齿现象明显低于CPU端实现的光线投射算法,GPU端与CPU端绘制时间的加速比在9倍左右。     

3D非均匀直线网格GPU体绘制方法研究

计算机图形硬件技术的快速发展可以用来加速可视化过程,为此针对非均匀直线网格,给出了基于均匀辅助网格的CPU光线投射算法、基于辅助纹理的GPU光线投射算法,以及基于切片的3D纹理体绘制算法,并在Nvidia Geforce 6800GT图形卡上对这些算法进行了测试。结果表明,GPU算法远远快于CPU算法,而基于切片的3D纹理体绘制算法则快于GPU光线投射算法。     

基于图形处理器加速光线投射算法的多功能体绘制技术

为克服传统算法中体绘制交互速度不流畅、重建耗时长、绘制效果单一的不足,实现了基于图形处理器(GPU)的光线投射算法用于医学层析图像实时体绘制,并能快速切换不同组织器官的绘制效果。首先,读入医学层析图像到计算机内存,构造体素;然后,设置相应体素属性(如插值方式、着色处理、光照参数)等,设计显示不同组织器官的颜色及不透明度传输函数;最后,GPU加载体素据并进行光线投射算法的计算。实验结果表明,在绘制速度上,GPU加速光线投射算法实现的多功能体绘制技术的绘制速度能达到每秒40帧以上,完全满足临床应用需求。在绘制质量上,用户交互中由于重采样而产生的锯齿现象明显低于CPU端实现的光线投射算法,GPU端与CPU端绘制时间的加速比在9倍左右。     

针对全空子数据体的GPU体绘制方法

体绘制是三维数据可视化的主要方法之一。用于体绘制的数据体中包含有大量的空体素,导致光线投射算法进行没有意义的重采样计算,必然降低绘制算法效率。针对全空子数据体体绘制低效问题,本文提出基于GPU体高效绘制方法。利用八叉树数据结构组织数据,有效管理包含许多空体素的子数据体。通过绘制八叉树非全空叶子结点子数据体表面,使光线投射算法中起始和终止重采样位置更接近数据体中的可视部分,同时根据八叉树全空结点子数据体判定纹理查询结果,计算合适的跳跃步长,快速跳过八叉树中全空结点子数据体,减少无效重采样点。当数据体中空体素较多时,实现对原基于体包围盒表面绘制的GPU光线投射算法的加速。设计不透明度函数,凸显数据体中层位面,并将算法成功应用于地震数据可视化,取得很好应用效果。     

一种三维实体模型的离散表示方法

在计算机中,传统的三维几何模型只能描述表面数据,要描述模型内部属性时,这种模型显得无能为力。体图形学(VolumeGraphics,简称VG)是计算机图形学中新发展起来的一个重要分支。三维模型的体素表示是体图形学中的基本方法,体素化是体图形学中一个不可缺少的前处理过程,其任务是把物体的表面几何形式表示离散成最接近该物体的体素表示形式,产生体数据集。该文将基于Z-buffer扩展的深度缓存原理扩展到x,y,z三个方向上,实现了复杂三维网格模型的体素化表示。实验表明该算法具有很高的执行效率,并且算法的复杂度不依赖于模型的复杂度。     

基于三角形不规则网模型的快速体素化方法

为了改善在大数据量时体素化效率不高的缺点,针对三角形不规则网（TIN）模型的三角网特性,提出了一种快速简单的体素化算法。首先通过细划三角面片,将面体素化转换为简单的点体素化生成体表面模型,然后利用深度缓存原理快速寻找初始种子体素进行体内填充。实验结果表明,对于精细复杂的大规模TIN模型,算法能确实有效地生成逼近原模型的26-连通的体素模型,且具有高效的时间效率。     

针对全空子数据体的GPU体绘制

目的 体绘制是3维数据可视化的主要方法之一。用于体绘制的数据体中包含有大量的空体素,导致光线投射算法进行没有意义的重采样计算,必然降低绘制算法效率。针对全空子数据体体绘制低效问题,提出基于GPU体高效绘制方法。方法 利用八叉树数据结构组织数据,有效管理包含许多空体素的子数据体。通过绘制八叉树非全空叶子节点子数据体表面,使光线投射算法中起始和终止重采样位置更接近数据体中的可视部分,同时根据八叉树全空节点子数据体判定纹理查询结果,计算合适的跳跃步长,快速跳过八叉树中全空节点子数据体。结果 当数据体中空体素较多时,确定合适的八叉树深度,有效地跳过数据体中的空体素,减少体绘制运算量,实现对原基于体包围盒表面绘制的GPU光线投射算法的加速。结论 设计不透明度函数,凸显数据体中层位面,并将算法成功应用于地震数据可视化,取得很好应用效果。     

基于区间树硬件加速索引的Marching Cubes算法

为了充分利用GPU的海量线程并行架构,提高等值面可视化效率,提出一种基于区间树硬件加速索引的Marching Cubes算法.该算法在预计算阶段利用GPU构造多区域的区间树作为体数据体素的值域索引;在实时运行阶段根据用户给定的阈值,通过该索引并行地搜索活跃体素,并生成活跃体素的多级索引,然后分配线程处理活跃体素,抽取并绘制等值面.将文中算法应用到不同体数据上的实验结果表明,其能够显著地提高现有Marching Cubes算法的效率;与现有的GPU基准算法相比,最高能达到4～10倍的加速比.     

彩色体三维显示系统上基于GPU的实时均匀体素化算法

为了使基于旋转屏的彩色体三维显示设备在显示动态场景时实时且高分辨率、高质量地实现圆柱体空间彩色体素化,提出了一种基于GPU的算法.首先在长方体空间内完成对三维场景的实时彩色体素化,将生成的数据保存于多张纹理工作表中;然后采取多对多映射的方法对这些工作表进行重采样,得到该场景在圆柱体空间内均匀的彩色体素化结果.实验结果表明,该算法在GPU内完成,达到了实时性要求,并在基于LED旋转屏的体三维显示设备上获得了令人满意的三维虚拟场景再现效果.     

Novel Geometrical Voxelization Approach with Application to Streamlines

This paper presents a novel geometrical voxelization algorithm for polygonal models. First, distance computation is performed slice by slice on graphics processing units (GPUs) between geometrical primitives and voxels for line/surface voxelization. A novel solid filling process is then proposed to assist surface voxelization and achieve solid voxelization. Furthermore, using the proposed transfer functions, both binary and anti-aliasing voxelizations are achievable. Finally, the proposed approach can be applied to voxelize streamlines for 3D vector fields using line voxelization. The proposed approach obtains desired experimental results.     

Fast and simple hardware accelerated voxelizations using simplicial coverings

Voxelization of solids, that is the representation of a solid by a set of voxels that approximates it, is an operation with important applications in fields like solid modeling, physical simulation or volume graphics. Moreover, the new generation of affordable 3D raster displays has renewed the interest on fast voxelization algorithms, as the scan-conversion of a solid is a basic operation on these devices. In this paper a hardware accelerated method for computing a voxelization of a polyhedron is presented. The algorithm is simple, efficient, robust and handles any kind of polyhedron (self-intersecting, with or without holes, manifold or non-manifold). Three different implementations are described in detail. The first is a conventional implementation in the CPU, the second is a hardware accelerated implementation that uses standard OpenGL primitives, and the third exploits the capabilities of modern GPUs by using vertex programs.     

Novel Techniques for Robust Voxelization and Visualization of Implicit Surfaces

Voxelization is the transformation of geometric surfaces into voxels. Up to date this process has been done essentially using incremental algorithms. Incremental algorithms have the reputation of being efficient but they lack an important property: robustness. The voxelized representation should envelop its continuous model. However, without robust methods this cannot be guaranteed. This article describes novel techniques of robust voxelization and visualization of implicit surfaces. First of all our recursive subdivision voxelization algorithm is reviewed. This algorithm was initially inspired by Duff's image space subdivision method. Then, we explain the algorithm to voxelize implicit surfaces defined in spherical or cylindrical coordinates. Next, we show a new technique to produce infinite replications of implicit objects and their voxelization method. Afterward, we comment on the parallelization of our voxelization procedure. Finally we present our voxel visualization algorithm based on point display. Our voxelization algorithms can be used with any data structure, thanks to the fact that a voxel is only stored once the last subdivision level is reached. We emphasize the use of the octree, though, because it is a convenient way to store the discrete model hierarchically. In a hierarchy the discrete model refinement is simple and possible from any previous voxelized scene thanks to the fact that the voxelization algorithms are robust.     

A new approach for the voxelization of volumetric CSG graphs

This paper presents a new approach for the voxelization of volumetric scene graphs. The algorithm generates slices of each primitive intended to be voxelized using an FPGA based pixel processor. The Blist representation is used for the volume scene tree which reduces storage requirement for each voxel to the log(H+1) bits. The most important advantage of this voxelization algorithm is that any volume scene tree expression can be evaluated without using any computation or stack. Also the algorithm is not object specific, i.e. the same algorithm can be used for the voxelization of different types of objects (convex and concave objects, polygons, lines and surfaces).     

梯形图转语句表的等效网络合并方法研究

目前常用梯形图转语句表方法有拓扑排序、二叉树、广义表、串并联归并等,但在梯形图编辑软件中难于直接同图形编辑的描述对应起来,编程难度也较大。为解决这些问题,提出了一种等效网络合并方法,采用一个矩阵和相关的PLC梯形图符号来描述一个梯形图,并用一种类似于电阻网络的合并算法来实现梯形图的合并,变成一个最简化的合并图,然后再从该合并图生成语句表。该方法在编辑软件中梯形图的描述与转语句表运算采用完全相同的数据结构,并可从编辑软件中动态绘制梯形的合并过程,具有直观、易于理解、易于编程等优点。     

Tricubic interpolation of discrete surfaces for binary volumes

Binary-defined 3D objects are common in volume graphics and medical imaging as a result of voxelization algorithms, segmentation methods, and binary operations such as clipping. Traditionally, renderings of binary objects suffer from severe image quality problems, especially when one tries to zoom-in and render the binary data from up close. We present a new rendering technique for discrete binary surfaces. The technique is based on distance-based normal estimation, an accelerated ray casting, and a tricubic interpolator. We demonstrate the quality achieved by our method and report on its interactive rendering speed.     

机会发现在多智能体系统中的形式化描述方法

针对多智能体系统(MAS)中执行决策的非确定性问题,研究结合时态/模态逻辑及机会发现理论,引入基于Kripke结构的复合逻辑 ,用于Agent的知识系统(全局知识、局部知识)及机会发现的形式化描述,为实现动态并发环境中MAS的系统协作行为建模及自动决策推理提供依据。给出 的结构及语义,证明了 的可判定性,且计算可在多项式级时间复杂度内实现。     

嵌入式图形处理器裁剪引擎的设计

以计算机图形学为基础,文章设计了一种具有较好通用性的嵌入式图形处理器裁剪引擎。重点剖析了裁剪算法和裁剪引擎RTL级模型的设计,该模型采用Verilog HDL实现引擎的IP软核,并在QuartusⅡ环境中完成IP核的功能仿真与时序验证。综合后,IP核占用FPGA资源为9489逻辑单元,实现了对图形进行裁剪的任务,达到了预期的设计要求。     

地区生产总值灰色关联预测模型群的研究

生产总值是受多种因素制约的处于动态变化的灰色系统。本文针对多种影响因素,运用灰色关联分析方法确定主因素变量,从而建立灰色关联预测模型GM（1,N）和GM（0,N）,并将预测结果与GM（1,1）模型进行协调综合,这样得到的数据更加合理,也大大提高了预测结果的可信度和应用价值。     

一种基于节点交换的DHT优化方法

分布式哈希表(DHT)存在逻辑拓扑与实际网络拓扑不匹配的问题,造成查询操作时延过大.针对该问题,提出一种基于节点交换的DHT优化方法,通过对DHT节点逻辑位置的调整,改善DHT的查找性能.使用地标聚类方法对节点进行分类,物理位置相近的节点属于同一个地标聚类区,采用地理布局的思想,使DHT覆盖网络逻辑拓扑与底层物理拓扑尽...