三维可视化技术研究

三维可视化技术在医学及工业领域应用广泛。文章首先介绍了三维可视化技术的概念,分析了三维可视化技术的原理和关键算法,即面绘制、体绘制、点绘制算法;然后对三维可视化开发包VTK进行了介绍,并以Ray Casting算法为例给出了基于VTK的三维体绘制算法的实现过程;最后对三维可视化技术的发展趋势进行了展望。     

基于VTK的医学图像三维可视化的研究与实现

根据当前PACS系统的需要,利用VTK—基于面向对象方法设计,功能强大的可视化类库,实现医学影像数据三维可视化系统。本文介绍了面绘制和体绘制两种常用的方法。基于VTK的体绘制重建速度快,效果逼真。     

基于VTK的虚拟心脏切面交互式可视化方法

为解决传统医学影像技术方向性单一的问题,满足临床医学从不同方位从整体或切面等多角度对器官组织进行观察分析的需求,提出了心脏核磁共振成像(MRI)数据的体可视化和任意角度切面的可视化方法.基于可视化工具包VTK,在VC6.0开发环境中,运用光线投射算法设计并实现了MRI羊心脏切片数据的三维体绘制,横断、冠状、矢状位置的标准切片、切面以及任意角度、任意位置切面的绘制技术.通过简单的鼠标操作就可以实时的对切面进行移动、旋转、缩放等交互操作.实验结果表明:该方法有助于医生从多个方位观察整体器官组织和切面形态.在疾病预防、医疗诊断、手术方案制定以及术后评价中具有较大的实用价值.     

基于三维标量场的光线投射并行体绘制算法

针对大规模三维标量场相关算法计算量大且数据绘制速度慢、不能满足用户实时需求的问题,在研究和总结三维标量场和体绘制关键技术的基础上,对体绘制的原理进行了深入探讨,重点研究了体绘制中的光线投射算法。利用集群多节点的并行优势,对体绘制的光线投射算法进行了改进,采用MPI并行编程模式,成功地将该算法运行于PC集群环境中,并应用于三维城市建模,充分发挥了集群的高性能计算,大大提高了绘制效率。实验结果表明,该算法具有良好的并行效率和可视化效果。     

基于VTK 的足部骨骼三维可视化研究

基于CT图像序列利用VTK(Visualization Toolkit,可视化工具箱)实现了人体足部骨骼的三维表面重建。采用最大熵阈值算法进行足部骨骼图像分割,将该阈值作为骨骼等值面抽取值;在VC++中利用VTK编程实现了基于移动立方体法的足部骨骼表面重建,并对所得三维表面进行了优化;将所得结果存为三维模型常用的STL文件格式。实验结果表明,此方法获得了理想的可视化效果,可在足部疾病诊断和治疗、手术仿真等方面发挥重要作用。     

基于VTK的工业CT可视化关键功能的设计与实现

为了改善三维工业CT数据可视化效果,提高开发效率,对工业CT三维数据可视化关键技术进行了研究,并对相应的关键技术及VTK的功能和特点进行了介绍.提出了应用VTK实现三维工业CT数据的可视化,探讨了VTK在工业CT数据可视化的相关技术,通过具体的三维工业CT数据可视化为例,介绍了VTK在工业CT可视化关键功能的设计与实现方法,试验证明了应用VTK开发工业CT可视化软件效果良好.     

D-S算法在气象卫星功能仿真中的应用

气象卫星云图模拟是气象卫星功能仿真所研究的核心问题,在此研究了Diamond\|Square算法的原理与实现,然后应用正弦函数和高斯函数,从Diamond\|Square算法生成的二维数组出发,构造三维离散数据场;运用体绘制技术实现三维数据场的可视化,得到卫星云图。     

基于VTK的三维地层可视化探讨

地层可视化是地质工程中急需解决的一个热点问题.在研究VTK体系结构的基础上,探讨了VTK支持下地层可视化技术,结合Microsoft Visual Studio .NET 2005和VTK.Net,采用规则网格三棱柱模型,开发了三维地层可视化系统.研究表明,以VTK为三维可视化工具来进行地层的三维可视化的途径是可行的,在可视化性能以及可视化效果等方面均有较好的效果.     

基于VTK的恒牙三维重建

三维重建是计算机图形学的一个重要研究领域.针对牙体形态的测量问题,研究了恒牙的三维重建,采用面绘制的方法,构建了恒牙的三维可视化模型.借助三维可视化工具包VTK的强大功能,在VS2008的编程环境中,使用轮廓拼接法,完成了单颗恒牙的三维重建.     

基于VTK的医学图像可视化设计与实现

本文在VTK类库提供可视化与实现的基础上,首先运用卷积神经网路实现器官的识别与分割,然后分别采用移动立方体算法和光照投影法进行了器官图像的重建工作.本文提出识别与分割的方法达到了94.3%的准确率,重建工作可满足对医学图像与可视化的需要.     

泉域地下水资源管理信息系统

本文利用地理信息系统技术(GIS)、VTK三维显示技术、数据库技术、MODFLOW地下水模拟模型和人工神经网络模型构建安阳市小南海泉域地下水资源管理信息系统,实现数据管理、地下水动态模拟、前景预测及可视化等功能.     

基于Python的GTK+与VTK混合编程及应用

采用Python语言封装GTK+与VTK的函数接口,实现VTK渲染窗口在GTK+界面中的嵌入.通过Glade图形界面生成器生成GTK+图形界面,采用C／C+〖KG-*3]+语言编写GUI应用程序功能模块并封装成python接口函数库,完成GTK+界面模块、渲染模块和功能模块的有机集成.实例证明该方法可有效提高应用程序开发效率,研发的应用程序系统可移植性好、运行效率高.     

基于VTK的陶瓷材料显微结构的三维可视化研究

在陶瓷材料微观结构的研究中,传统方法通过在显微镜下观察样本的二维截面图像来进行研究,难以直观地认识三维显微结构.本文提出了一种对显微结构进行三维可视化的研究方法.在VC＋＋6.0平台下,结合三维可视化工具VTK,显示了显微结构的形态和空间分布,并进行平移、旋转和缩放等实时交互操作.通过建立坐标系,对三维空间物体的长度进行测量.实验结果表明：此方法能直观、准确地反映陶瓷材料的显微结构,并能获取尺寸大小等定量信息.     

GPU加速技术在医学三维可视化中的应用

针对三维可视化体显示技术在医学影像领域应用时,在没有硬件加速的情况下几乎很难做到实时交互显示的效果问题。本文尝试了基于GPU架构进行并行计算的方法。同时利用MFC扩展动态库及导出类技术,避免了大量代码移植。在试验过程中,针对特定显卡,对GPU同时执行的线程数与计算时间做了统计分析,找到了计算时间最少的最优线程数。实验表明,本文提出的GPU加速方法,计算速度可以提高5～6倍。     

基于VTK的CFD可视化系统开发和应用

介绍了基于 VTK的计算流体动力学可视化系统的设计和实现及其在数值船舶流体力学前、后处理中的应用。实践证明 ,该可视化系统具有快速、方便、高效、易扩展的特点。     

电脑建筑表现中的光学摹视技术

介绍了电脑建筑表现中所应用的先进的光学摹视技术 ,对相关商业三维动画软件的渲染能力做了简介和评价 ,探讨了相关技术的发展方向与前景 ,认为适合建筑表现的渲染软件将会在使用上更加智能化、标准化 ;在性能上更加接近真实的物理特性