使用GPU编程的光线投射体绘制算法

将传统的光线投射体绘制算法在具有可编程管线的图形处理器(GPU)上重新实现.首先将体数据作为三维纹理保存在显存中,然后通过编写顶点程序和片段程序将光线进入点/离开点计算和光线遍历的计算移入GPU中执行,最后根据不同的采样点颜色混合公式实现不同的绘制效果.文中算法仅需绘制一个四边形即可完成三维重建.实验结果表明:在进行光照效果的重建时,该算法能够达到实时交互的绘制要求,并能实现半透明等复杂绘制效果.     

基于线性八叉树的光线投射体绘制算法改进研究

体视化是地学信息三维可视化研究的前沿技术之一，体绘制算法的效率直接关系到体视化的效果。本文在研究已有光线投射体绘制改进算法的基础上，提出利用线性八叉树数据结构对光线投射体绘制算法进行改进研究，不仅实现了体数据的压缩。而且能对压缩体数据进行直接体视化。在PC机上的实验表明，该方法具有时间复杂度与数据复杂度基本无关的特点．加速效果明显。最后，文章指出了该方法的适用范围。     

一种高效的光线投射体绘制算法

作为体绘制中的一个经典绘制算法,光线投射算法理论简单同时能产生高质量的图像,被广泛应用于医学图像可视化领域。但在绘制过程中有大量的投射光线和体素的重采样,导致绘制速度较为缓慢。为提高绘制的速度,文中提出一种高效的光线投射体绘制算法,通过引入碰撞检测技术减少投射光线的数目,避免冗余光线的采样计算,同时采用光线跳跃方法在碰撞检测包围盒内跳过对空体素的重采样,加快了光线合成的过程。实验结果表明,改进后的算法不仅能保证所需要的图像质量,还能大幅度地减少采样计算的时间,高效地提高绘制速度。     

基于GPU光线投射算法的心脏体数据三维可视化

心脏成像和可视化技术在心脏疾病诊断、治疗规划中发挥着重要作用。针对分割后的心脏体数据集,提出了使用图形处理器(GPU)加速光线投射算法进行高质量三维可视化的新方法。该方法结合心脏体数据统计信息设计传递函数,增大细微组织的不透明度值;基于梯度模自适应地调整采样步长,提高组织边界的采样频率;应用改进的Blinn-Phong多光源光照模型,增强可视化效果。实验结果表明,该方法在实现实时绘制的同时,能够获得高质量的体绘制效果,渲染出清晰的瓣膜和冠状动脉血管等心脏细微组织。     

基于OpenGL的光线投射算法的研究

利用VC＋＋6．0以及OpenGL实现光线投射算（payCasting）法。介绍了光线投射算法以及OpenGL的知识。主要实验方法为：第一、对原始CT图像进行数据预处理、数据分类,得到满足绘制要求的规则体数据,并且对各个数据点赋予颜色值和不透明度;第二、利用体绘制算法绘制出人头（主要是人脑）图像,并且能够实现空间上三个方向的浏览与绘制功能,但是绘制速度比较慢。实验结果表明：采用光线投射算法能够实现人脑的三维可视化,并且能够绘制出清晰图像,图像效果令人满意。     

基于OpenGL的光线投射算法的研究

利用VC＋＋6．0以及OpenGL实现光线投射算（payCasting）法。介绍了光线投射算法以及OpenGL的知识。主要实验方法为：第一、对原始CT图像进行数据预处理、数据分类,得到满足绘制要求的规则体数据,并且对各个数据点赋予颜色值和不透明度;第二、利用体绘制算法绘制出人头（主要是人脑）图像,并且能够实现空间上三个方向的浏览与绘制功能,但是绘制速度比较慢。实验结果表明：采用光线投射算法能够实现人脑的三维可视化,并且能够绘制出清晰图像,图像效果令人满意。     

一种加速的规则体数据场光线投射体绘制算法

本文讨论了规则体数据场的体绘制算法,将光线投射体绘制算法看作是对体数据立方体投影多边形的填充,减少了投射光线的数目。将Bresenham画线算法推广到三维空间,减少了光线投射算法的计算时间。本算法已应用于我所开发的三维核磁共振图像分析系统中,效果较好。     

基于光线相关性的快速光线投射算法

光线投射算法是一种应用广泛的体绘制技术的基本算法,其存在的主要问题是绘制速度较慢。为了提高光线投射算法的绘制速度,以满足医学图像三维重建的应用需求,在深入研究和比较各种光线投射加速算法的基础上,提出了以接近云算法为核心的、适用于医学图像三维重建的综合性加速算法,并在PC机平台上实现了该算法,在保证图像质量的同时绘制速度提高了一个数量级左右,为医学图像三维重建的实用化提供了有效的手段。     

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。     

基于结构特征的自适应光线投射算法

目的 光线投射法是一种重要的直接体绘制算法,但其效果取决于复杂的传递函数.为此提出基于结构特征的自适应光线投射算法,从而使得利用简单传递函数即可很好地揭示体数据特征.方法 首先分析光线方向标量值的变化趋势获取结构特征——特征段;然后基于若干意义明确启发式规则(特征段的次序、尺度、重要度)自动计算特征段的可见度,根据特征段可见度调节每个采样点的不透明度;最后基于调节后的不透明度完成绘制.结果 使用合成数据、医学真实采样数据和工业CT(computed tomography)数据进行测试,结果表明本文算法在展示体数据的内部结构特征,尤其是细小结构方面优于其他类似算法;本文算法速度比DVR(direct volume rendering)慢,但仍可满足交互需求.另外,本文算法还提供多个形象直观、意义明确的参数供用户调节,进一步增加了本文算法的灵活性.结论 本文提出的自适应光线投射算法,允许用户使用简单传递函数和调节意义明显的参数即可有效揭示体数据特征,进一步提高了光线透射法的直观性.     

基于CUDA海量空间数据实时体绘制研究

针对海量空间科学数据的精细及实时三维绘制需求,提出并实现了一种基于CUDA语言的并行化光线投射体绘制加速算法,利用传统体绘制算法中光线投射法的可并行特点和GPU中高速的纹理查询的优点,通过一个实际坐标到纹理坐标的转换函数实现了对不规则采样数据的准确采样,并完成了绘制算法的CUDA并行化改造,通过CUDA语言利用GPU强大的并行计算能力实现了对海量空间数据的实时三维光线投射绘制.     

基于序列切片图像体绘制结果的实现与保存

医学图像的体绘制作为辅助诊疗的重要手段,成为近年来研究和应用的热点。文中讨论了光线投射法这一体绘制经典算法的实现过程,并实现了基于人体序列切片图像的肾脏体绘制,重建结果的保存和读取操作以及虚拟的立体裁切功能,使得对于重建结果的研究与繁杂的重建过程脱离开来,具有应用灵活、效果逼真等优点。     

体视化中LOD技术思想的应用与实现

在真实感图形学研究中,复杂模型的实时绘制与动态显示是研究的热点之一.细节层次是实时图形生成的一项重要技术.细节层次模型是指对同一个场景或场景中的物体,使用具有不同细节的方法得到一组模型,供绘制时使用.建立细节层次模型能很有效地降低数据量和复杂度,实现三维场景的实时处理.针对光线投射绘制算法图像质量高,但是速度较慢的特点,提出将LOD技术思想引入到光线投射算法以改善图像体绘制时的交互性能,该方法为以后在地形可视化、虚拟现实等领域的应用提供了理论依据.     

不规则地质体的分割与体绘制方法研究

提出一种基于局部信息的区域增长方法(LI—RGA),该方法克服了最小偏差区域增长算法(R—RGA)中一致性准则函数定义的模糊性问题．实验结果证明,算法的分割准确性有所下降,但基本上不影响对不规则地质体的解释和分析工作．针对地震数据的特点,对传统光线投射算法进行了简化,并将分割出的不规则地质体定义成区域模板,再与改进的光线投射体绘制算法结合起来．实验证明,此方法能够清晰地再现数据体中的不规则地质体,并能同时显示重要的地质特征体．     

基于一种新模型的交互式体绘制算法的研究

交互式体绘制算法基于一个新的可视化模型。目的是研究一种快速预览技术，在可视化内部结构时不需要专门的耗时巨大的转换函数。用两个参数来控制一个非常简单的绘制模型。交互旋转技术不需要任何特殊的硬件支持，所以可以广泛应用在低配置的电脑上。     

基于图形硬件加速的体绘制关键技术综述

随着近年来计算机图形硬件性能的不断提高,利用硬件来实现体绘制过程中的某些环节以获取交互的绘制速率变为可能,并逐渐成为目前的研究热点。从体绘制的分类、明暗处理、重构、体积裁剪等4个角度对基于图形硬件加速的体绘制方法进行了分类综述,介绍了各种关键技术的研究进展和典型算法,并讨论了各自特点及其相互联系。