利用空间信息实现保留上下文体绘制

直接体绘制中,为了去除非感兴趣组织对感兴趣区的遮挡,增强感兴趣区域的显示效果,提出利用空间信息的保留上下文体绘制方法。通过人机交互设定焦点,快速定位感兴趣区;提取光线上每个采样点与焦点的空间位置以及夹角信息;根据这些信息构建高斯衰减函数,作用于当前采样点的不透明度,控制光线合成,以突出显示感兴趣区。对CT头部数据的实验结果表明,该方法可以去除非感兴趣组织对感兴趣组织的遮挡,突出显示感兴趣区,且具有良好的人机交互性。     

拓扑结构正确的三线性插值曲面的三角片逼近

在等值面的三角片逼近问题中，采样点的选择对于逼近等值面拓扑结构的正确性和逼近的精确性都非常关键．现有的Marching Cubes以及对其进行改进的方法缺乏对原始曲面拓扑结构的考虑，通常选择同类采样点，无法保证逼近等值面具有正确的拓扑结构．为解决上述问题，将Morse理论的基本思想引入到等值面逼近问题中，提出基于拓扑复杂度的等值面逼近的新方法，该方法根据体元内部曲面拓扑复杂度不同，自适应地提取两类等值点作为采样点：临界点和边界等值点．由于临界点是反映曲面拓扑结构的关键点，因此，无论原始曲面的拓扑结构复杂与否，新方法都能保证逼近等值面具有正确的拓扑结构、较高的逼近精度且基本不增加计算量和数据量．用实例对新方法和已有方法的逼近结果做了比较．     

结合网格保刚性的多目的地地图布局优化方法

针对当前多目的地地图生成方法存在布局优化和时间复杂度过高的问题,提出了一种基于保刚性变形的多目的地地图自动生成方法.首先用户选择感兴趣的多个目的地,系统自动选择出与用户指定的目的地最相关的道路网信息,生成上下文区域和关注区域的Delaunay三角网格;然后通过对关注区域凸包点的操作来调整道路细节信息的显示比例,并于每一次凸包点调整后在上下文区域的三角网格作保刚性处理,使得该区域的道路拓扑结构尽量保持不变;同时保证该区域路网的细节清晰地显示.在若干OpenStreetMap地图上的实验结果表明,该方法能快速生成多目的地地图,生成的地图在保持输入地图总体拓扑结构的同时,也优化了地图上目的地区域道路的布局;使得用户可以在有限显示空间内能够浏览地图的全局信息和详细的局部地图信息.     

基于模糊形状上下文特征的形状识别算法

利用形状上下文特征进行形状匹配的过程中,各采样点被直接二值划分至不同的直方图栅格,致使特征表达不精确,进而导致匹配结果存在偏差.本文在对数极坐标系中引入模糊隶属度函数,利用采样点分布的模糊划分结果建立直方图,生成模糊形状上下文特征,从而更精确地描述形状信息.在极坐标系下对采样点集合进行分割,提出分割匹配的方法,减少不必要的特征匹配次数.在此基础上,利用循环移位匹配方法解决形状在不同角度姿态下利用形状上下文特征匹配的问题.通过对不同数据进行仿真分析,证明本文所提出的方法能有效实现形状识别和检索.     

基于距离倒数加权法的等值面绘制简化算法

对常用的几种等值面绘制算法进行了分析,考查了其计算的复杂度,提出一种基于距离倒数加权的简易算法.该算法的基本思想是:利用计算机图像的像素离散性,结合实际工程应用上有一些情况中采样点位置稳定不变的特点,不需要先生成等值线,而是逐一扫描所有像素,以简单的函数计算其等值面彩色值.通过与已知曲面函数的理想等值面对比分析表明,该算法在采样点达到一定密度时拟合较好.给出了主要数据结构和算法的C语言实现.     

直接体绘制中交互显示控制技术研究

针对直接体绘制中的交互显示控制问题,在深入分析交互显示控制中的颜色控制、Alpha控制和区域控制方法的基础上,结合等值面提取与绘制方法的特点,提出了一种基于直方控制的类等值面交互显示控制方法,该方法通过用类似窄直方图的Alpha折线控制体数据的透明度从而实现类似等值面的显示。试验表明该方法不仅能够有效模拟等值面绘制效果,而且在等值面值变化时效率较等值面算法大大提高,能够有效满足实时性要求。     

实时界定雷达电磁互扰区域的三维可视化方法

为了便于多方位、多角度观察和分析舰艇编队中雷达电磁互扰的区域, 利用等值面的分界特性, 通过使用能流密度和干扰余量来表现舰艇编队中雷达电磁互扰的程度, 提出使用递进式栅格采样的极值八叉树快速重构等值面的方法, 还提出使用等值面差别显示的方法建立实时交互的三维显示图和俯视、前视、侧视的动态切面图, 来动态显示舰艇编队雷达电磁互扰的仿真结果。通过对6艘舰艇共16部单脉冲雷达的仿真, 实验结果表明该方法可行、有效。该方法还可以应用到其他电磁环境的实时三维可视化中, 也可以应用在研究和预防无人机被雷达电磁干扰的三维仿真中。     

一种空间自适应采样和递归线性估计的光线投射算法

光线投射算法因其成像质量高而广泛地用于虚拟内窥镜系统,但成像速度非常缓慢.为此,本文提出了一种自适应采样和递归估计的成像加速算法.首先,根据查找法快速得到的梯度和光线方向信息,自适应地调整采样步长,使得该算法能够以大步长快速跳过体素值变化缓慢的区域,同时在体素值变化剧烈或快接近等值面的区域,能够以小步长进行搜索.其次,以递归线性插值的方法估计投射光线与实际等值面的交点,用于补偿大步长导致交点精度的降低,此举能够显著地提高成像质量.实验结果表明,该算法在保证绘制图像质量的前提下,提高了体绘制速度,取得了比较满意的效果.     

一种无需包围盒的自适应采样可见外壳生成算法

针对可见外壳的体构造方法需要事先知道包围盒和转成三角面表示时低曲率区域存在大量小三角面的问题,本文提出一种基于体素生长的自适应采样可见外壳构造方法.将物体三维表面视为等值面,用多目立体匹配的方法求得等值面附近的一个空间点;然后以该点为中心构造体素,将体素在等值面上生长直至遍历整个等值面;同时根据体素的曲率变化控制下一个生长体素的大小.实验结果表明本文方法在不知道物体包围盒大小的情况下能够计算出可见外壳,而自适应采样可解决过多小三角面的问题.     

基于多尺度等值面设计传递函数

在体绘制中传递函数将体数据转换成光学参数,因此体绘制的效果直接由传递函数决定.本文提出了基于多尺度等值面设计传递函数的高效方法.该方法通过梯度阈值提取边界体元来简化数据场,然后将提取等值面的目标函数的计算化简为累加的拉普拉斯加权的直方图极值的计算.最后对直方图进行多尺度平滑,利用提取出的多尺度等值面来设计高斯型传递函数,提高了等值面的准确度和传递函数的设计效率.