基于体数据分类的直接体绘制传输函数研究

直接体绘制是形成于20世纪80年代后期的一个新研究领域,本论文提出了一种基于体数据的标量值和梯度的分类方法,采用该方法可获得体数据重要的信息,从而帮助研究人员准确地设置传输函数的不透明度和颜色参数,使绘制的图像更加清晰。     

面向爆炸压力场的体绘制自动传输函数设计

直接体绘制广泛应用于可视化领域,其中传输函数决定了最终绘制的效果。大规模爆炸数据属于复杂的时变数据,其压力场的取值范围和分布会随时间剧烈变化。为了实现对冲击波传播特征的连续跟踪,提出了一种基于标量-时间梯度（scalar-temporal gradient,STG）二维空间的自动传输函数设计方法。结合爆炸过程中的物理规律,将STG空间划分为多种状态并总结了状态之间的转移规律。将冲击波的传播特征编码为一段一定长度的状态转移链（state transitions chain,STC）,称为时变特征。传输函数中颜色以时变特征为单位,基于完全状态转移链自动分配。传输函数中的不透明度采用基于压强变化速率的分段非线性曲线,凸显压强变化剧烈的特征。选取了两类典型的大规模爆炸场景对方法进行了验证,绘制结果中都包含了丰富的明显可区分的冲击波传播特征。结果表明,生成的传输函数在整个时间维度上都能稳定、准确地捕捉冲击波的传播特征。     

基于梯度特征的医学体绘制传输函数曲线拟合方法

医学体绘制的精度和实时性取决于传输函数曲线的精度和生成过程的运算开销.典型体绘制的传输函教生成方法是通过灰度映射来生成分段线性函数,精度低、耗时长.本文针对该问题.提出了一种基于体数据梯度特征的传输函数曲线拟舍方法.该方法根据体数据集的梯度变化特点,利用数据值、梯度和沿梯度方向的二阶导数拟合曲线函数来生成传输函数.实验结果表明:在使用规则俸数据时,本方法可有效实现医学可视化.     

医学体数据三维重建体绘制技术研究

在分析医学体数据三维重建基本过程的基础上,介绍了光线投射法、足迹法、错切-变形法和基于小波变换的体绘制等典型算法,讨论了各类算法的优缺点以及改进方向,并展望了医学体数据体绘制技术的未来研究方向。     

基于体数据空间相似性的传输函数优化设计方法

传输函数设计是体数据可视化流程的重要环节,高效的传输函数设计方法是提升体数据可视化效率的关键.在传统传输函数设计的基础上,该文以提升体数据特征可视化及分析效率为目标,提出一种基于体数据空间相似性的传输函数优化设计方法.在特征空间分析过程中,结合体数据空间位置信息,定义特征空间相似性度量标准,对一维传输函数特征空间进行自适应划分;在光学参数映射过程中,定义能量方程描述感兴趣特征的可见性分布与目标可见性分布的差异,近似求解能量方程的梯度,加速光学参数向量的迭代优化,以高效地实现光学参数优化设计.相比于传统的传输函数设计方法,该方法有效耦合特征空间分析及光学参数映射过程,可以帮助用户快速地实现体数据中感兴趣特征的分析与可视化.大量的实验结果、效率对比及用户体验反馈信息进一步验证了该文算法的有效性与实用性.     

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。     

海量数据GPU体绘制优化研究

高性能GPU使得体绘制在廉价的硬件上获得良好的性能,但海量数据体绘制的效率依旧低下.本文探讨了GPU体绘制中图形硬件的瓶颈,并提出新颖的算法解决这些问题:采用数据分块和八叉树划分体数据实现空单元跳过优化.该算法解决了海量数据超过可用纹理空间的难题,同时允许实时改变体绘制传递函数.     

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。     

三维数据场实时体绘制研究进展

在分析了三维数据场实时体绘制研究现状的基础上,重点探讨了三维数据场实时体绘制的五种方法：降低采样维数法、空间相关性法、跳过空体元法、基于硬件的方法及并行处理的方法,并比较了各种绘制算法的特点,从而指明了三维数据场实时体绘制进一步研究的方向。     

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。     

使用双传递函数设计的PET-CT多模态体绘制

PET-CT多模态体绘制可以同时获取病人的解剖结构和功能结构特征,帮助医生获得更好的辅助诊断效果。通过使用两个传递函数分别对PET(Positive Electron Tomography)、CT(Computerized Tomography)数据进行分类,同时统计PET、CT数据的密度分布信息,根据提取的信息对分类后的数据进行混合加权,最终得到PET数据与CT数据融合显示的效果。实验结果表明,该方法可以同时渲染出CT的解剖结构和PET的功能结构,更好地区分不同的组织结构。     

基于Shear-warp的交互式海量数据场体绘制算法

提出了基于min-max Octree快速分类Shear-warp的交互式海量数据场体绘制算法.主要包括根据海量数据的特征,快速读入数据以及设计适当的不透明度传递函数;建立Summed-Area表与min-max Octree数据结构,并对体数据进行快速分类,然后,利用分类的结果进行快速体绘制.实验证明该方法不仅效率高,而且显示效果好.     

基于GPU的体绘制框架

在基本的光线投射算法基础上,提出一种简单灵活的体绘制框架。该框架根据现有的标准和非标准的体绘制技术,在保证渲染质量和易交互性的前提下,实现了多个不同的着色器程序,包括最大密度投影、等值面绘制、体绘制等。实验表明:该框架具有易扩展性,灵活性高,表达了现有的医学可视化技术,将可编程图形显卡技术集成到直接体绘制中展现了强大的生命力。     

基于GPU的三维地震数据场体绘制方法

体绘制技术是计算可视化研究和应用热点之一。在对三维数据体进行形式化定义基础上,讨论光线投射算法中数据体划分,重采样计算以及图像合成的原理和方法。利用着色器进行重采样和图像合成运算,实现体绘制的GPU加速。将GPU加速的光线投射体绘制方法应用于地震数据解释,分别实现地震数据的灰度和伪彩色样式可视化,并通过转换函数,凸显出地震数据场的层位特征,克服了地震数据剖面、切片以及三维面绘制图像的局限性。     

利用相关性进行非规则数据场体绘制

文中给出了一种利用象互相关性进行非规则数据场体绘制的方法。该方法通过分割图象空间，遍历体元后向相邻关系以建立基本可见性次序，以扫描转换方法求交和完成交点插值。最后在基本序的基础上适当调整，完成体绘制。     

用图象空间为序的体绘制技术显示三维数据场

本文首先简要介绍了应用体绘制技术显示三维空间数据场的基本原理，接着，提出并实现了经过改进的图象空间为序的体绘制算法，该算法以重构三维空间数据场代替了原有的重构光亮度场的方法，从而提高了图象质量并节约了存储空间。最后，介绍了用图象空间为序的体会 制显示多等值面的算法及其华，讨论了提高该算法效途径。     

光线追踪显示体数据的新求交算法

本文就利用光线追踪方法完成的体绘制提出一种新的求交算法，此算法与以前的求交算法有本质上的不同，求交过程不再是相对于ＣＥＬＬ进行求交，而是直接相对于ｘ，ｙ，ｚ族平面直接进行求交，故此算法所需的运算量相以地于其它算法是非常小的，而且可以直接控制求交顺序而无需排序，这样得到的求交结果对于反续的运算是极方便的，由分析求交过程可以方便的得到交点所对应的ＣＥＬＬ标号，这又方便了颜色向量，隐匿因子的积累、结合等     

基于纹理映射与融合的医学体数据射线跟踪法

提出一种基于2D纹理映射与纹理融合的射线跟踪法,原理是利用窗值变换将体数据转换为具有光强和不透明度信息的2D纹理序列集,将其从物体空间映射到观察空间,再沿视线方向按从后往前的次序将其融合为3D图像。该方法充分利用了现有通用微机显卡纹理映射的硬件加速技术,算法简洁、易于实现,可以生成具有X光透视效果的3D图像,降低了体绘制对计算机硬件的要求,在目前通用微机上即可获得交互的绘制速度和良好的3D图像品质。     

基于体绘制技术的层状地层三维建模平台的设计和实现

随着地学研究的不断深入,层状地层三维建模已成为研究的重点。基于格式化存储的多层DEM数据文件,将直接体绘制的思想融入到基于图像空间体绘制的经典算法—光线投射算法之中,提出基于多层DEM数据的光线投射算法。基于IDL和.NET的混合环境设计并实现了层状地层的三维可视化的平台。在该平台上,使用改进后的光线投射算法实现了层状地层的三维建模,以及对三维层状地质体的基本操作和基本地质信息的提取。     

基于空间分割的三维不规则数据场的体绘制算法

本文着重讨论针对三维不规则数据场的体制。提出了 一种基于空间分割的快速光线投射算法。