一种非规则数据场的体绘制算法

非规则数据场的体绘制是可视化的一个热点和难点。常用直接体绘制算法有光线投射法、单元投影法、快速体绘制算法。本文吸取了上述三种算法的优点,采用体元面投影的方法来确定光线路径;同时考虑到非规则数据场的一些特性,采取三个有效的措施大大加快了投影和求交速度;在采样中用分段积分法代替等距采样,从而进一步提高了图象质量。     

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。     

GPU加速的台风可视化方法

自然现象的可视化是计算机图形学和虚拟现实领域的重要研究内容。对传统光线投射算法分析的基础上进行改进,提出基于球壳体的光线投射算法。将GPU运用于球壳体数据场的体绘制,设计了基于球壳体数据场的顶点着色程序和像素着色程序。同时,对台风源数据格式进行解析,生成了用于台风可视化的体数据,采用提出的算法实现了台风云层和因子的可视化。实验结果表明,本文基于GPU的球壳体光线投射算法在球体表面较好地实现了实时台风可视化效果。     

基于三维规则数据场的快速光线投射法

光线投射法是体绘制技术中的经典算法。该算法原理简单、明了,并能产生高质量的显示图像,但由于所有体素参与了图像绘制,运行速度慢,从而极大制约了其在交互可视化中的运用。论文利用光线穿过三维规则数据场时与某一方向平面簇交点的快速确定及光线投射方向确定后两相邻平面间所截取线段为定长的特点,简化了光线亮度积分公式,从而在图像质量不减低的情况下,快速进行图像绘制。     

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。     

3D非均匀直线网格GPU体绘制方法研究

计算机图形硬件技术的快速发展可以用来加速可视化过程,为此针对非均匀直线网格,给出了基于均匀辅助网格的CPU光线投射算法、基于辅助纹理的GPU光线投射算法,以及基于切片的3D纹理体绘制算法,并在Nvidia Geforce 6800GT图形卡上对这些算法进行了测试。结果表明,GPU算法远远快于CPU算法,而基于切片的3D纹理体绘制算法则快于GPU光线投射算法。     

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.     

光线投射算法中重采样的设计和实现

体绘制技术在医学成像和科学可视化领域有着极为广泛的应用，但由于其巨大的计算开销，限制了其实时动态体绘制的应用，因此许多研究人员致力于静态体绘制加速算法的研究，为了提高体绘制速度。分析了三维规则数据场重采样的原理。光线投射算法中对3D数据场重采样的实现方法；根据具体重建对象，提出了在3D数据场重采样中采用球形包围盒的方法，给出了人体头部和眼球的三维可视化结果，实验表明：这种算法能有效地减少重采样的计算量，并使求交计算更加简单。     

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。     

一种实时体切割绘制的光线分段预处理方法

针对传统图形绘制算法速度慢,质量不高的缺点,提出了一种快速的基于光线投射法的体切割预处理方法。通过外接球面和进行分段的光线投射预处理,在保证绘制质量的同时,实现了实时体切割。实验结果表明,本方法对于医学可视化应用,在使用规则体数据时,有令人满意的结果。     

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     

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。     

Research issues in volume visualization

Volume visualization is a method of extracting meaningful information from volumetric data sets through the use of interactive graphics and imaging. It addresses the representation, manipulation, and rendering of volumetric data sets, providing mechanisms for peering into structures and understanding their complexity and dynamics. Typically, the data set is represented as a 3D regular grid of volume elements (voxels) and stored in a volume buffer (also called a cubic frame buffer), which is a large 3D array of voxels. However, data is often defined at scattered or irregular locations that require using alternative representations and rendering algorithms. There are eight major research issues in volume visualization: volume graphics, volume rendering, transform coding of volume data, scattered data, enriching volumes with knowledge, segmentation, real-time rendering and parallelism, and special purpose hardware     

Volume MLS ray casting

The method of Moving Least Squares (MLS) is a popular framework for reconstructing continuous functions from scattered data due to its rich mathematical properties and well-understood theoretical foundations. This paper applies MLS to volume rendering, providing a unified mathematical framework for ray casting of scalar data stored over regular as well as irregular grids. We use the MLS reconstruction to render smooth isosurfaces and to compute accurate derivatives for high-quality shading effects. We also present a novel, adaptive preintegration scheme to improve the efficiency of the ray casting algorithm by reducing the overall number of function evaluations, and an efficient implementation of our framework exploiting modern graphics hardware. The resulting system enables high-quality volume integration and shaded isosurface rendering for regular and irregular volume data.     

Parallel volume rendering on a network of workstations

An algorithm for parallel volume rendering on general-purpose workstations connected to a local area network (LAN) is presented. The algorithm is based on an efficient scan-line algorithm for volume rendering of irregular meshes. This algorithm computes images by intersecting the mesh with successive planes defined through each scan line and perpendicular to the screen. These planes are called scan planes. Image coherency from one scan plane to the next, and within each scan plane, speeds up image computation. The proposed algorithm is a modified version of the scan-line algorithm, suitable for parallelization and for handling large data sets efficiently. Based on an efficiency analysis of this version, it is concluded that minimal additional computing and communication are required if each processor is given the task of computing sequences of successive lines in the image. Ways of achieving good load balancing on a group of heterogeneous workstations that have arbitrary loads by other users are suggested     

非规则数据场并行体绘制算法

并行算法是实现体绘制加速的重要途径，然而现有的并行体制绘制算法大部分是针对规则数据场的。     

基于Slicing的快速有限元网格体绘制算法

在Incremental Slicing算法的基础上,针对有限元网格的特点,提出了一种适合于多种有限元单元类型的快速体绘制方法,由于采用硬件加速的多边形ＲＧＢＡ填充方法混合显示数据场与几何体的外表面,优化了切面多边形的形成算法,并对于小单元进行了特殊处理,大大提高了有限元网格体绘制的速度与质量。     

Constructing Isosurfaces from 3D Data Sets Taking Account of Depth Sorting of Polyhedra

Creating and rendering intermediate geometric primitives is one of the approaches to visualisze data sets in 3D space.Some algorithms have been developed to construct isosurface from uniformly distributed 3D data sets.These algorithms assume that the function value varies linearly along edges of each cell.But to irregular 3D data sets,this assumption is inapplicable.Moreover,the detth sorting of cells is more complicated for irregular data sets,which is indispensable for generating isosurface images or semitransparent isosurface images,if Z-buffer method is not adopted.In this paper,isosurface models based on the assumption that the function value has nonlinear distribution within a tetrahedron are proposed.The depth sorting algorithm and data structures are developed for the irregular data sets in which cells may be subdivided into tetrahedra.The implementation issues of this algorithm are discussed and experimental results are shown to illustrate potentials of this technique.     

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。     

一种基于蒙特卡罗方法的体绘制算法*

为解决医学图像三维可视化中大规模体数据显示速度与成像质量问题,引入一种基于蒙特卡罗方法的新颖体绘制算法。本算法根据给出的概率密度函数从随机样本点或其子集中选取一个点阵来进行绘制,主要适用于对大规模体数据集的有效可视化。另外,使用渐进细化的方法在图像质量和交互性上进行权衡折中,以适应实时要求。实验结果表明,在最终图像分辨率固定的情况下,本算法的时间复杂度和空间复杂度都比之前的算法要好,成像质量也满足实时绘制要求,可以在实际应用中使用。