视点相关光线投射算法在三维云可视化方面的应用

针对绘制海量云数据时传统光线投射算法计算量大、绘制缓慢等问题,提出了一种基于视点相关光线投射算法的三维云可视化方法。该方法首先采用基于多分辨率方法的数据预处理策略,然后采用基于视点相关系数的自适应采样频率计算方法确定重采样点的位置,并利用三阶段插值算法计算重采样点的值,最后采用基于块重要性加权香农熵的二维传输函数完成颜色值和不透明度的映射关系,从而实现图像的合成。实验结果表明,该方法计算复杂度低、执行效率高,与现有的光线投射算法相比,不仅图像的重构质量得到了提高,绘制时间也减少了约30%。     

模糊表面构造,阻光度映射及快速体绘制研究

直接体绘制技术利用半透明效果能够在一定程度上绘制三维数据的精细结构但是,由于数据场中的所有体素都参与图像的生成过程,绘制时间较长,基于表面的方法在图像分割不儿表面拓扑结构非常复杂时表达能力往往有限,本文提出一种综合上术寅途中 思想的基于模糊表面的体绘制方法,首先我们选择合适的阻江度映射方案增强边界对最科成像的贡献,其次,只是模糊边界内的绘制过程,并以层代替体素为基本处理单元,减少了成像时间,我们应     

基于GPU加速的改进的光线投射算法研究

传统的医学图像体绘制算法大多通过CPU端实现,为解决传统算法存在绘制时间较长,交互不够流畅,且使用平台单一等问题,提出了一种基于图形处理器(GPU)的医学序列影像的实时体绘制技术。通过对不透明度值设置阈值,提前终止光线计算,并在光线遍历体数据时,调整采样间距,改进了光线投射算法。实验结果表明,对其中一组最大数据(931张切片)的绘制时间为1.3 s左右,交互时的绘制帧数在20~40之间。在绘制时间方面,不仅比传统的基于CPU的算法有大幅度提高,相比于前人的基于GPU的算法也有明显改进,加速比可以达到1.5左右。     

基于虚拟场景的绘制算法

虚拟场景的绘制算法是计算机可视化的重要内容,传统的基于几何模型的绘制和基于图像的绘制不能很好地满足需求,因此考虑以不同模型为基元的绘制算法.详细介绍了点绘制方法、面绘制方法和体绘制方法,使用双目相机获取深度图像,并选用了代表性的算法进行实验,点绘制算法中质量和速率兼顾的自适应绘制算法,面绘制中简单易实现的MC算法,体绘...     

一种三维数据场多表面显示方法

本文提出了一种基于体绘制的三维数据场多表面显示方法.首先,采用灰度梯度加权提取出三维数据场中不同物质间的边界,根据显示的需要只对这些边界上的体元赋予相应的阻光度并进行光亮度合成计算,因而可大大减少计算量,提高显示的速度;将边界上的体元作为不同物质的混合体,采用与方向有关的三线性插值来计算视线方向与体素内等值面的交点,根据交点的法向量进行光照效应计算以提高显示图像的质量;最后用投影成像法显示最终的图像.本文对医学CT图像做了相关的实验,取得了较好的效果.     

一种保持图像细节的线性空间移变插值新方法

将基于双向梯度的插值点灰度预估和局部纹理强度导向的插值强度自适应控制技术相结合,提出了一种新的自适应图像插值方法.该方法用插值点灰度预估值取代近邻采样值纳人重采样运算,并根据降采样图像的局部空间纹理强度实时调节插值强度,从而在不增大运算开销的前提下,实现了插值重建精度的提升.仿真实验结果说明利用该方法插值重建出的图像具有较高的信噪比PSNR和较低的边缘误差比PEE,且视觉效果更锐利.     

体绘制中传递函数的研究

体绘制中传递函数的设计相当重要,文章研究了几种常见传递函数的设计思路,并提出基于三维梯度幅值的传递函数设计算法,该算法综合考虑采样点灰度值与三维梯度幅值的一维传递函数,引入权值数组对采样点的灰度值与三维梯度幅值进行加权,并与Kindlmann提出的半自动传递函数生成算法进行体绘制对比实验,实验表明在绘制的效率和精度上有所改善。     

一种改进的图像网格像素级剖分插值算法

为了提高算法的剖分正确率,提出基于重叠判定的三角剖分方法.同时利用三角形重心坐标性质,改进剖分后三角形内部插值方法,有效降低算法时间复杂度,提高算法插值效率.实验结果表明,改进后的算法较好地保持了图像边缘,并改善图像平滑度,具有一定的实用价值.     

基于颌面部CT图像重建的信息提取研究

近年来,随着现代计算机技术及图形图像技术的迅速发展,图像处理与分析技术开始广泛应用于医学图像的重建.本文实现对颌面部二维计算机断层扫描图像(computed tomography,CT)的读取与显示,进行中值平滑与增强等预处理,再基于阈值法分割图像,然后应用本文改进的基于序列图像的面绘制、体绘制算法,将对象进行可视化设置,实现三维模型的放缩、测量、剖切交互操作,最后应用该重建模型提出一种下颌骨线拟合方法.实验证明,本文方法较传统方法优化重建质量,保留更多完整细节,提高重建效率,在辅助诊断、手术引导、临床教学等领域具有一定的应用价值.     

用于体绘制可视化的交互式直方图传递函数设计研究

医学图像体绘制可视化可以直接显示体数据的内部信息,成为可视化研究的一个重要的领域。由于医学图像数据本身的复杂性和传递函数的设计的灵活性,可视化传递函数成为研究的热点。通过CT,MRI设备获取的体数据,其质量受噪声影响严重,首先使用非线性增强方法对数据进行预处理,之后对体数据进行边界体素预判,并构造二维直方图用以设计传递函数,最终用光线投射算法绘制体数据。利用文中方法对大小为256×256×161的牙齿数据集进行非线性增强去噪,并设计传递函数,牙齿数据噪声得到了有效地抑制,不同边界区分比较明显。此外对牙齿体数据进行边界体素预判后,通过二维直方图查找边界的时间由78.2s减少至28.3s。实验结果表明,文中方法能有效地去除噪声、查找边界并提高绘制速度。基于构造出的直方图能够方便进行半自动化传递函数设计,提高绘制结果的质量。     

Volume rendering quantification algorithm for reconstruction of CT volume-rendered structures: Part I. Cerebral arteriovenous malformations

Volume rendering is a visualization technique that has important applications in diagnostic radiology and in radiotherapy but has not achieved widespread use due, in part, to the lack of volumetric analysis tools for comparison of volume rendering to conventional visualization techniques. The volume rendering quantification algorithm (VRQA), a technique for three-dimensional (3-D) reconstruction of a structure identified on six principal volume-rendered views, is introduced and described. VRQA involves three major steps: 1) preprocessing of the partial surfaces constructed from each of six volume-rendered images; 2) merging these processed partial surfaces to define the boundaries of a volume; and 3) computation of the volume of the structure from this boundary information. After testing on phantoms, VRQA was applied to CT data of patients with cerebral arteriovenous malformations (AVM's). Because volumetric visualization of the cerebral AVM is relatively insensitive to operator dependencies, such as the choice of opacity transfer function, and because precise volumetric definition of the AVM is necessary for radiosurgical treatment planning, it is representative of a class of structures that is ideal for testing and calibration of VRQA. AVM volumes obtained using VRQA are intermediate to those obtained using axial contouring and those obtained using CT-correlated biplanar angiography (two routinely used visualization techniques for treatment planning for AVM's). Applications and potential expansions of VRQA are discussed.     

基于PC的体绘制技术

研究一种基于PC的体绘制技术,采用改进的光线投射算法,并以Visual C 6.0为开发环境,实现基于Open-GL光照模型的直接体绘制系统,突破现有三维体绘制大都基于专用图像工作站的现状,在微机上成功地实现从建立灰度体素模型、灰度体数据显示,包括灰度梯度计算、光照效应计算、投影合成显示等整个体绘制过程。并在Widows 2000平台下形成界面友好的人机交互通用化系统,从而较好地解决了体绘制生成图像质量和显示速度之间的深刻矛盾,达到快速有效完成三维图像显示的目的,并应用于外科手术支援系统中。     

基于三维纹理的体绘制研究与实现

介绍体绘制技术和光线投射法、三维纹理映射法两类常用算法。再利用可编程着色器,综合两类算法优点,通过实验实现了改进后的三维纹理体绘制法,改善了绘制效果。     

基于OGRE的海面舰船目标红外仿真方法

海面舰船目标是维护我国海洋权益、保卫主权的重点防范目标。本文提出基于OGRE的海面舰船目标红外仿真方法,该方法在对海面舰船目标三维建模的基础上,利用 OGRE渲染引擎实现不同成像条件下的红外仿真和场景漫游功能。首先,建立舰船目标三维几何模型,将其划分为不同区域,建立目标红外辐射温度计算模型,生成舰船各部分红外纹理。然后,考虑大气衰减效应,生成DDS格式的大气透过率和大气辐射纹理。最后将各类纹理传至OGRE渲染机制,完成场景渲染及漫游功能。对不同时间和不同视距下的舰船目标进行红外仿真,结果表明该方法能够生成不同成像条件下的三维红外场景,满足实时性要求,具有一定的应用价值。     

Fast Hardware-Accelerated Volume Rendering of CT Scans

As CT scanning is a very common medical imaging method, we propose new hardware-based algorithms using GPU (Graphical Processor Unit) programming for rapid visualization. Firstly, 3D volumes are constructed from CT scans. Then volume rendering is used to display anatomical structures via algorithms founded on improved ray casting and 2D textures. Our methods achieve interactive rendering rates and require an ordinary PC with an off-the-shelf graphics card. We expect our approach to be useful to medical practitioners for handling modern, large-scale medical datasets.      

一种用于实时体绘制系统的自适应采样算法

本文讨论了一种用于体绘制的、支持基于空间跳跃和自适应光线终止等优化算法的高效硬件结构及一种加速半透明物体绘制的新技术.这种硬件结构用于绘制规模为256³体元的数据时可达到70Hz的帧频,但这样的帧频只是在体元的透明度都被置为0(完全透明)或1(完全不透明)的情况下才能取得.引入新的加速技术后,绘制半透明物体的帧频也可接近上述数值.新的加速技术采用自适应采样步长减少体绘制过程中冗余的体元重采样,从而使算法的复杂度和对存储器的带宽要求大大减小.新的加速技术对半透明体数据可取得高达4.7倍的加速比.采用新的加速技术需要在开始交互绘制前对体数据进行距离编码.优化后的距离编码对有8兆体元的体数据的预处理时间仅需要8~30秒.     

基于GPU的工业CT数据场三维纹理映射体绘制算法

本文提出的基于GPU的三维纹理映射算法通过编写顶点程序和片段程序,将传统的基于纹理面片的体绘制算法在GPU中实现.首先将体数据映射为三维纹理并将其载入到显存,接着通过对顶点着色程序和像素着色程序的编写将光线进入点、离开点的计算以及图像的合成运算移入GPU中,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.与传统的三...     

基于VTK的体绘制系统实现

可视化是在信息化进程中发展起来的一个全新领域,VTK是一个功能强大的可视化工具包。体绘制技术作为可视化最活跃的领域之一,其算法不断得到改进和完善。简要介绍VTK的功能和应用,描述几种不同的绘制算法,并在此基础上用TCL语言实现一个简单的基于VTK的体绘制系统,给出具体设计实现过程。该系统实现体绘制技术中4种不同的算法,为VTK工具包更好地应用于可视化领域提供了实践基础。     

混合噪声中非线性RLS算法的性能分析

本文给出了在混合噪声中非线性递归最小均方误差算法的性能分析.该算法即是非线性RLS(NRLS).对残差的饱和处理使用了广义限幅函数.提出了改进的NRLS均方分析.计算机数值模拟表明理论分析与模拟结果符合得很好.根据该分析,可以将NRLS的收敛和均方误差表示为非线性函数的斜率和限幅水平的函数.基于归一化的均方误差(mse),引入了一个辅助变量,导出了时变限幅函数,加速了收敛并且得到了更小的均方误差.