三维数据域可视化体绘制中的色彩合成新方法

在科学视算的研究中，目前各种直接绘制三维数据域的方法，都是运用合成算子线性递推地合成各个象素的色彩。本文提出一种新方法，将色彩合成由线性递推的纵向合成变为二维面（虚拟面）上简单的分布合成。新方法在合成色彩时省去了线性递推方法中所需的乘法运算。更有意义的是，当此方法与三维数据域体绘制的投影成象方法结合时，利用已形成的虚拟面，可以方便地生成大小不同的可视图，而不必重复进行投影操作。本文同时证明了，在一定精度内，放大了的图象反映了在相应精度下具有插值效果的可视信息。     

交互体绘制中的快速颜色合成

颜色合成是体绘制的重要组成部分,其中大量重复计算严重影响了绘制的实时性。为了减少颜色合成中的计算量,该文从体数据中分离出了与交互绘制无关的特征进行预处理,进而避免了交互绘制过程中的大量重复计算。对于稳定采样区间的颜色合成,提出了基于透明度标尺的颜色合成新算子,该方法对于类属较少的体数据,其绘制加速效果是十分明显的。     

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。     

基于可见性选择体元的投影成像体绘制方法

基于可见性避免了对不可见体元的合成操作,是提高体绘制速度的有效方法.为此提出了一种方法,根据体元基于体元面的相邻性及累积非透明度没有饱和的像素来挑选体元进行处理.这使得投影成像方法能有效地避免处理不可见体元.该方法不仅适用于平行投影和透视投影的成像运算,而且能处理各种规则场和非规则场.     

基于数据场特征的直接体绘制方法

论文在数据点分类的基础上,采用不同的方式计算表面采样点和内部采样点的颜色,改进了物质单一的数据场的光线投射体绘制方法。对物体模型内部的各数据点,采用一种简单的颜色映射经验模型来求解,简化了数据场内部数据点颜色的计算,减少了计算量,提高了绘制效率。     

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．     

基于样图的木材体纹理绘制方法

传统的体纹理绘制方法采用函数模型定义体纹理空间的颜色,模拟不同的纹理特征需要反复调整与测试相关参数,且在多数情况下不能获得令人满意的结果.以木材体纹理绘制为例,提出了一种基于样图的体纹理绘制新方法.该方法针对木材纹理的结构特点构造样图空间与体纹理空间的几何映射关系,采用木纹样图的像素纹理值定义体纹理空间的颜色.实验结果表明,绘制的纹理不仅较好地模拟了木纹样图中的纹理特征,而且在物体各表面交界处保持连续.由于纹理样图可根据用户需要任意选取,基于样图的体纹理绘制方法显著提高了计算机生成木纹的真实感与多样性.     

基于打包索引纹理的大规模数据体绘制算法

针对大规模数据体绘制效率低下的问题,提出一种算法：对体数据进行纹理分块打包,移除空数据块,并创建数据块的索引数据,绘制时通过索引访问打包后的纹理实现大规模数据完全载入显存,同时在索引中标记空数据及高密度数据块的位置,绘制前生成其有效的立方体数据表达,结合早期光线终止与空域跳过等加速技术,有效地实现了大规模的体数据的实时绘制,同时保证了结果图像的质量。     

基于物质分类的频域体绘制算法

本文提出了一种新的频域体绘制算法，与以前的频域体绘制（ＦＶＲ－Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ Ｖｏｌｕｍｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）算法不同的是，该算法借鉴并引入了传统空域绘制算法中普遍采用分类过程，从而使得生成的图象更加接近于空域方法的结果，在些算法的基础上，文中又提出了一种在图象效果上类似于传统空域面绘制算法的方法。该方法通过频域重采样过程中运用Ｌａｐｌａｃｅ算子，使得数据场的三维物质边界面得到     

改进的交互式动态体绘制算法

针对交互式动态体绘制算法生成图像质量差的问题,提出一种改进算法,在减少使用插值的同时,通过增加采样点数和使用采样点间距离作为权值等方法进行图像合成。改进的算法使结果图像的质量有了明显改善,同时保持了较快的速度。     

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     

用图象平面分割方法实现非规则数据场体绘制

本文给出了一种对非规则数据场进行体绘制的方法。该方法具有自适应性。文中给出了实现方法及结果。     

基于输运方程的混合式体绘制模型

作者从物理光学中输运理论的输运方程出发，在散射项的计算上，提出了体散射强度和面散射强度的计算，以及用边界因子组合该两项射强度作为质点粒子在该点的总的散射光照强度的体绘制光照模型。     

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。     

通过区域块投影方法直接绘制三维数据场

直接的体绘制技术提供了在一幅图形内显示三维数据场各种信息的巨大潜力。然而，生成这样的图形是极其昂贵的，而且高质量图形的绘制远远达不到交互实现的水平。体元投方法之所以能引起人们的极大举是因为在处理过程中充分地利用了体元的空间连贯性。本文提出了一个更有效的体绘制方法：区域块投影方法（Ｂｌｏｃｋ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ）。这一算法不仅利用了体元的空间连贯性而且还充分地利用了数据场函数值分布的     

三维数据场形状特征的一种可视化方法

提出了一种三维数据形状特征的可视化方法,首先讨论数据场中牲的定义,特征的属性以及有关特征可化方法研究中存在的问题,提出对多时间片序列数据场进行特征跟踪的方法,其次给出三维数据场特征抽取的方法,并提出一种三维边界特征的表示方法,所抽取的特征用三维曲面来绘制,用主分量分析法估计特征点处理的法向,通过构造一个规则的距离场绘制三维特征边界曲面,最后讨论算法的实现与存在的问题。     

物理场图形生成的多处理机并行算法的研究和实现

计算机图形生成的并行处理是结合图形学、并行处理及并行算法交叉而产生的一个新课题.本文首先介绍了近几年来这一领域的发展,然后针对计算机图形学领域发展最为迅速的分支之一——物理场的图形显示,利用最新提出的并行算法进行了研究和实现,并就其在两种并行处理机环境下的具体实现进行了结果分析.