基于PC系统平台实现快速体绘制技术

体绘制技术可将难于理解的三维数据场转化成直观的图像，作为一种最具前景的科学计算可视化技术在医学影像方面有着极强的实用意义。由于体绘制算法需要强大的计算能力，在通常的PC系统上难以实现满足交互式应用的绘制速度，因此阻碍了其普及。研究PC系统上的快速体绘制技术，无疑具有重要的意义．本文使用Shear-warp的体绘制算法，并利用Intel公司的SSE2扩展指令对整个绘制过程进行加速，实现了基于中高档桌面PC系统平台的快速体绘制应用。     

基于二值体金字塔数据结构的自适应快速体绘制方法

直接体绘制技术无需拟合中间几何图元直接绘制体数据,由于绘制图像质量高,该技术倍受青睐。但是,因为直接体绘制需要遍历整个数据场,绘制速度慢,在绘制大规模数据场时,速度已经成为应用该项技术的一大瓶颈。为此,提出一种基于二值体金字塔数据结构的自适应快速体绘制方法,该方法可以在不降低图像质量的情况下,加快图像绘制速度。     

用于体绘制的可变模板法

作为投影成象的的一种重要方法，模板法在规则场的体绘制中取得了好的效果，然而，传统模板法要求样点的大小和形状一致，限制了其在曲线结构数据场和非规则数据场体绘制中的应用，因为这类场中样点的大小和形状变化很大。当前非规则场或曲线结构数据场中的体绘制计算复杂、成象速度很慢，严重影响了可视化的效率，本文提出了一种可变模板法，不受样点大小必须一致的限制，使得模板法能在曲线结构数据场和非规则场的体绘制中发挥充分     

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。     

加速体绘制技术

根据体绘制成像的各个操作环节，对体绘制的加速技术进行了较全面且系统的介绍，包括色彩合成、光线与数据的求交、插值计算、排序及视见变换、对体绘制的基于硬件及系统方面的加速技术（如并行体绘制和漫游体绘制）也进行了一些讨论，在实际应用中，只有将各种加速技术进行有机地结合才能充分发挥体绘制的可视化作用。     

直接体绘制技术在地质体三维可视化中的应用研究

将直接体绘制技术应用于地质体三维可视化,首先对原始钻孔数据进行插值、网格化等预处理得到满足直接体绘制需要的规则体数据,从而建立反映地层分布的地质体三维标量数据场;然后用直接体绘制技术绘制三维地质体,避免了体元建模方法中在对地质体进行剖切等操作时必须要解决的剖面与体元之间复杂的判断求交等过程。采用该方法实现了对某地区地质体的三维可视化。     

频域体绘制中的颜色合成

和传统体绘制算法相比，频域体绘制算法具有较低的算法复杂度，能够更快地完成对三维数据场的显示．然而这种方法却不能简捷有效地表示和处理数据场的深度信息，因此其生成的图象缺少深度的遮挡效果．有鉴于此，Ｌｅｖｏｙ等曾通过诸如线性深度补偿的技术来弥补这一缺憾．尽管如此，运用这种技术得到的结果和传统空域方法仍有明显的差别．本文首先着眼于对空域体绘制方法中广泛采用的离散颜色合成技术的分析，然后引出了透明度密度分布函数的概念，进而推导出连续形式颜色合成过程的解析描述．根据这个结果，只要对三维数据场的透明度分布加以适当限制，就能够通过频域体绘制方法来实现颜色合成，增加绘制的深度效果．作者最后指出，基本频域体绘制方法和Ｌｅｖｏｙ的线性深度补偿方法的实质可以看成是这种颜色合成过程的近似．文中对透明度均匀分布的情况做了详细讨论，并且给出了具体算法，同时用生成的图象实例相应地进行了比较．     

基于PC的医学图像体绘制方法研究与仿真

体绘制技术是一种能够准确反映体数据内部信息的可视化技术。本文主要介绍了一种改进的体绘制算法，即首先对三维医学图像施加模糊增强，然后对增强后的图像进行模糊阈值分割，从而可以清晰地对三维数据场进行分类，即边界区与非边界区。对边界区与非边界区分别进行绘制。在PC机上进行仿真的结果表明，此方法既能提高绘制的速度，又能保证绘制质量。     

三维空间规则数据场体可视化系统设计

三维空间规则数据场可视化是三维重建关键步骤之一，可视化技术由于其优点近年来得到飞快的发展和应用，分析论述可视化中的体绘制算法，并详细介绍了以VC＋＋6．0为开发平台，用OpenGL三维图形软件包开发基于三维空间规则数据场可视化软件的设计过程。     

交互式动态体绘制及其加速算法

体绘制三维成象法是一门新兴的3D采样数据场可视化技术，在医学成象和科学可视化领域有着极为广泛的应用，但由于3D数据量大，其使用往往受到巨大计算开销的限制，因此很多研究人员致力于静态体绘制加速算法的研究，并解决医学图象三维可视化中三维体数据显示速度与成象质量问题，因而提出了一种交互式动态体绘制算法，即从任意的视点距离和视线方向进行动态编制，并在分析其算法复杂度的基础上，提出一种新的加速算法，同时使得动态体绘制过程几乎达到实时的效果，经验证，这种算法比标准算法快4～5倍。     

体数据中物体之间结构关系的描述方法

体数据中不同的物体之间存在不同的结构关系,如隐藏关系、拓扑关系等,不同结构关系是影响用户理解体数据的重要特征之一。从分析体数据中物体之间关系入手,提出一个有效的体绘制应当定义一个从数据到绘制的映射,以便将数据中物体之间的每种关系映射到绘制空间。然后提出描述体数据中物体之间典型结构关系的体绘制方法。在绘制空间对物体之间的不同关系的描述增强了用户对体数据的理解,并拓展了体绘制在体数据分析中的功能。     

基于Web的时变体数据的体绘制方法

传统Web体绘制方法主要集中在利用服务器端进行预处理和绘制任务,浏览器端仅用于呈现绘制结果,这样会造成服务器负载过高,同时,当绘制参数发生更改时,必须向服务器请求新的绘制结果,这样也易受网络延迟的影响。为了解决以上问题,实现在浏览器本地进行体绘制和交互,本文提出一种基于WebGL的体绘制方法,以时变体数据为例,在浏览器端实现光线投射体绘制算法。同时,为了提升绘制效率和减少内存占用,本文基于维度压缩方法,优化时变体数据的预处理过程。最后,本文设计了Web体绘制系统,引入暴风时变数据集以验证方法的有效性,结果表明,本文方法能够在浏览器本地对时变体数据进行体绘制,绘制时间在50ms以下,帧速率可达到50 FPS以上,同时支持实时交互,并且当绘制参数发生更改时,系统能够直接在浏览器端进行重新绘制。     

医学图像大体数据快速体绘制算法研究

为了在保证绘制质量的前提下有效提高大的医学体数据的绘制速度,提出了一种快速的体绘制算法。该算法将大的体数据分割成等大小的数据块,然后通过对每一数据块进行空白数据块的空间跳跃、提前数据块截止和提前光线截止的可见性测试来加快体绘制的速度,最后使用体绘制预积分来提高体绘制的图像质量。实验结果表明,对大的体数据,可以在不损失图像质量的前提下,实现快速的绘制。     

体绘制技术在医学可视化中的新发展

科学计算可视化体绘制算法能反映出体数据的内部信息，在医学，它已经从辅诊断发展成为辅助治疗的重要手段，体可视化技术是医学可视化的重要研究内容，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，该文介绍了医学可视化中常使用的几种光照模型，针对基于图象空间和对象空间两种体绘制算法，介绍了它们的基本思想方法，并详细阐述了在近期的主要加速技术和提高图象质量方法的新进展，最后给出了实验数据和结论。     

基于空间数据插值算法的空间散乱数据体绘制实现

体绘制技术是一种能够真实地反映空间数据场内部信息的可视化技术。在体绘制研究领域中,非规则的空间散乱数据体绘制目前仍然是一个研究热点。文中采用空间数据插值算法对散乱的原始数据进行网格化插值,然后使用光投影体绘制算法对规则网格数据进行体绘制。最后,通过新方法实现了某油藏区地下流体压力和孔隙度分布结构的体绘制。     

四维空间内的有限元体绘制转换函数设计

经典的有限元体绘制转换函数是定义在三维位置空间内的,然而有限元分析中还 存在四维空间的数据,为了对该类数据进行显示,现提出一种面向四维有限元数据的体绘制转 换函数模型。该模型结合有限元数据极大值区高关注度的特点和体绘制技术良好的数据筛选能 力,在原有位置空间转换函数的基础上扩充第四维,以变换出时序体绘制效果和多标量体绘制 效果。该模型的使用可极大的丰富有限元数据的图形显示方法。     

应用于传递函数设定的交互式体绘制工具

传递函数是体绘制过程中用以定出体数据与光学特征的对应关系,因此,传递函数的设定对成像质量有着直接的影响,文章提出一应用于传递函数设定、简单且有效的交互式体绘制工具,由于二维纹理硬件在通用的个人计算机上被普遍使用,因而该工具采用基于二维纹理硬件的体绘制方法,利用本工具,用户能根据体数据的直方图来交互地分别设定R、G、B和A四种传递函数,以定出体数据与光学特征的对应关系,并获得实时的反馈视觉信息(绘制结果),该工具亦提供一虚拟轨迹球让用户交互地改变观察体数据的视点,用户不但可以交互地控制放大或缩小比率来绘制体数据,还可以选择采用光照或由多重纹理实现的三线性插值来获得不同的绘制效果,该文描述开发此工具的各种技术,并给出利用此工具得到的一些绘制结果。     

基于稀疏矩阵的并行体绘制算法

直接体绘制是三维数据可视化的重要方法。在实际应用中体数据规模庞大,如何降低计算工作量以获得更高的绘制速度是一个亟待解决的问题。文章针对该问题提出了一种运行于集群系统之上的基于稀疏矩阵的并行Splatting体绘制算法,该算法利用稀疏矩阵对体数据结构进行优化,通过实验获得了令人满意的结果。     

Incremental Volume Rendering Using Hierarchical Compression

We present a new algorithm here for efficient incremental rendering of volumetric datasets. The primary goal of this algorithm is to give average workstations the ability to efficiently render volume data received over relatively low bandwidth network links in such a way that rapid user feedback is maintained. Common limitations of workstation rendering of volume data include: large memory overheads, the requirement of expensive rendering hardware, and high speed processing ability. The rendering algorithm presented here overcomes these problems by making use of the efficient Shear-Warp Factorisation method which does not require specialised graphics hardware. However the original Shear-Warp algorithm suffers from a high memory overhead and does not provide for incremental rendering which is required should rapid user feedback be maintained. Our algorithm represents the volumetric data using a hierarchical data structure which provides for the incremental classification and rendering of volume data. This exploits the multiscale nature of the octree data structure. The algorithm reduces the memory footprint of the original Shear-Warp Factorisation algorithm by a factor of more than two, while maintaining good rendering performance. These factors make our octree algorithm more suitable for implementation on average desktop workstations for the purposes of interactive exploration of volume models over a network. Results from tests using typical volume datasets will be presented which demonstrate the ability of the algorithm to achieve high rendering rates for both incremental rendering and standard rendering while reducing the runtime memory requirements.