基于GPU的三维医学图像混合可视化系统

研究并实现了一个基于GPU的医学图像混合可视化系统，该系统采用三维纹理映射的方法实现直接体绘制，利用GPU的可编程特性完成体绘制方法中的插值后分类算法和传输函数的传递及实时修改，采用OpenGL技术实现表面的绘制，并基于场景图结构实现时表面数据的管理。面绘制和体绘制部分都采用OpenGL实现，运用OpenGL的融合机制，系统实现了面绘制和体绘制的混合显示。本系统大大提高了体绘制的速度，有效地保留了面绘制和体绘制的优势，在保证绘制速度的基础上丰富了图像信息。     

直接体绘制技术在地质体三维可视化中的应用研究

将直接体绘制技术应用于地质体三维可视化,首先对原始钻孔数据进行插值、网格化等预处理得到满足直接体绘制需要的规则体数据,从而建立反映地层分布的地质体三维标量数据场;然后用直接体绘制技术绘制三维地质体,避免了体元建模方法中在对地质体进行剖切等操作时必须要解决的剖面与体元之间复杂的判断求交等过程。采用该方法实现了对某地区地质体的三维可视化。     

基于体平滑的体绘制纹理伪边界消除算法

直接体绘制能够清楚的显示三维数据场的内部信息,是科学可视化中非常重要的一类方法。其中,基于二维纹理映射的三维数据直接体绘制方法具有绘制速度快、可交互性强的优点。其基本思路是将三维数据体在时间或深度方向形成一组水平纹理切片,通过这些切片的纹理贴图,实现三维数据体的体绘制,在交互性和资源消耗之间取得了较好的平衡。本文针对基于二维纹理映射的直接体绘制方法中在透明与不透明边界产生阶梯状条纹的伪边界问题,提出了一种基于体平滑的算法。该算法通过在透明数据与不透明数据的边界进行体平滑,使采样过程中缺失的数据表现到抽样的切片上,从而在最终图像生成阶段淡化甚至消除阶梯状条纹伪边界。实验结果表明,相对于传统二维纹理映射方法,本算法实现体绘制效果平滑,提高了绘制效果。     

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。     

基于小波的网络多分辨率体绘制

为了能在网络环境下，快速地进行三维绘制，提出了一种网络环境下的基于小波的体数据多分辨率体绘制方法，该方法采取基于客户端的三维重建方案，首先利用三维小波的多分辨率分析方法，将体数据分解为不同分辨率下的离散逼近信号与高频细节信号；然后按先离散逼近信号，后高频细节信号的次序将数据传输到客户端；最后在客户端实现由粗及精的、渐进式的三维绘制。在这个过程中，一种3D的Mallat滤波器组被用来加速体数据的3D小波分解与重构，一种离散的简略化小波域体绘制方程被用来满足体绘制的实时性。实验结果表明，由于该方法仅需要12．5％或更低的数据量，即可以绘制出品质良好的图像或图像的概貌，所以非常适宜于需要频繁选择、交互的三维图像网络系统。     

三维医学图像的体绘制技术综述

在分析三维医学图形体绘制技术的基础上,描述了射线投射法、足迹法、剪切-曲变法、基于硬件的3D纹理映射、频域体绘制法和基于小波的体绘制等典型算法,给出了各类算法的性能评价,展望了体绘制技术研究的发展前景。     

基于VTK三维地震数据体绘制系统框架

针对地震数据信息量大的特点,文中提出了一种针对三维地震数据体绘制系统的框架。解决的方法是将数据处理、用户交互、渲染绘制分离成三个模块,并且设计了层次结构来保持模块之间的独立性,便于各个模块的修改、更换和扩展,提高了可视化绘制系统快速开发的灵活性。基于三维可视化开发工具包VTK,设计并编程实现了一个地震数据体绘制系统界面。通过实验结果证明,此体绘制方案是可行的、有效的。     

基于标准PC机的大数据实时体绘制算法研究究

为了解决在标准PC机上对大数据进行实时体绘制的问题，提出了一种基于图形处理器的大数据高质量体绘制算法。该算法采用三维纹理映射作为核心的绘制算法，结合可见性测试、遮挡测试和模板测试来加快绘制速度。实验结果表明，对虚拟人体数据，可以在不损失图像质量的前提下，以可交互的速度进行绘制。     

基于直接体绘制的三维数据场交互可视化系统SinoVis

文中描述了基于直接体绘制的三维数据场交互可视化系统SinoVis的系统设计框架与具体实现。SinoVis是一个纯软件的可视化分析系统，SinoVis绘制的图像精细，可视化参数的设置与调整方便灵活，可以在任意选择的体元分类转移函数下对规模为128^3～256^3的体数据实现高速交互绘制，在相当广泛的研究与工程领域里有潜在的应用价值。     

基于WebVR的医学体数据可视化

传统的医学体数据可视化通过计算机屏幕显示三维医学影像,由于使用者对二维屏幕缺乏深度感知,对于组织内各部位无法准确判断相对位置,难以观察理解。为了解决这个问题,结合虚拟现实(VR)技术与体绘制技术,提出并实现基于WebVR的医学体数据可视化系统。基于B/S模式设计系统的整体架构,浏览器端从服务器端获得体数据,使用WebGL调用本地显卡对渲染进行硬件加速。运用光线投射算法进行体绘制,渲染结果通过浏览器显示或使用WebVR连接至VR设备显示在虚拟空间中,实现沉浸式的可视化。同时,针对虚拟现实环境对光线投射算法提出优化方法,实现激光拾取、体数据内部可视化和平面裁剪的交互方式。系统实现了新的三维立体视觉的感知方式和方便灵活的交互功能,增强使用者对三维医学体数据可视化影像的感知。     

体绘制源和反射-衰减模型

为解决医学图象三维可视化中三维体数据显示的问题,在综合了体绘制源－衰减模型和兰伯特漫反射余弦定律的基础上,提出了体绘制源和反射－衰减光照模型,新的模型假定三维标量数据场中的每一点都既是点光源,又能够反射外部入射光,并且反射光的分布遵循兰伯特漫反射余弦定律,由以上假定推导出体绘制的基本运算公式。实验结果表明,体绘制源和反射－衰减模型是一种性能优良的体光照模型,其用于医学断层图象三维可视化能够生成逼真     

基于小波的三维图像频域显示方法研究

提出了一种基于小波的频域体绘制算法(FWVR)进行三维图像重构。算法首先完成三维体数据的傅里叶变换和切平面提取,然后在频域中完成小波的多分辨率分解,并在不同分辨级上进行小波系数重建,最后做傅里叶逆变换,以得到观察平面上希望得到的体绘制图像。算法是基于CT成像和小波变换的原理,时间复杂度由视平面上的二维傅里叶逆变换决定,即O(N2logN)。应用此方法对128的医学体数据进行实验,结果证明该方法有效,采用伪彩色后的绘制效果3与光线投射法绘制效果基本相同,而速度大大提高。     

基于人脑部体数据的任意切面研究

本文结合表面绘制方法和体绘制方法,采用以三维矩阵数值运算与逻辑运算为基础的体数据面绘制算法,实现了医学断层图像序列的三维重建及任意切面显示.通过对子矩阵分解的分析,解决实时性要求与存储空间和运行时间的矛盾.实验结果表明,该算法既克服了表明绘制不能体现内部数据的缺点,又从一定程度上解决了体绘制的速度问题,可以从任意角度和位置来观察剖面的形状、大小、灰度分布等各种病理特征.     

Linux下基于体绘制算法实现地震数据的三维可视化

论文针对地震数据量大且为结构化规则网格型体数据场的特点,根据地震解释的需要,对直接体绘制算法进行了简化和改进,利用OpenGL和Qt实现了Linux系统中地震数据的三维可视化,取得了较好的效果。     

基于实时梯度计算的快速纹理映射体绘制

本文分析讨论了一种基于实时梯度计算的纹理映射体绘制算法。在绘制过程中实时计算每个体素上的梯度,有效地减少了在传统基于纹理映射的体绘制中,对梯度预先计算的耗时操作,也降低了内存的消耗,加快了整个绘制过程。同时,采用三维Sobel算子对梯度进行计算,并进行归一化处理,有效地提高了绘制图像的质量。在实现中充分利用了目前PC图形硬件成熟的可编程特性,特别是fragment program,来完成梯度的实时计算。最后对医学体数据进行绘制,得到了理想的结果。     

基于纹理的三维超声实时体绘制

三维纹理的体绘制算法由于其利用显卡加速渲染、硬件实现三线性插值和不丢失图像的纹理特性3大优点，尤其适合医学超声数据的实时三维可视化。显示大量多边形切片（slice polygon）是当前影响三维纹理体绘制渲染实时性的重要因素。为了克服常用的参数化算法在快速生成大量多边形切片时性能不佳的缺点，提出了的空间活动边表的方法，充分利用各个多边形切片之间的空间相关性实现增量计算，明显提高了计算速度。     

医学体数据三维可视化改进算法综述

医学体数据三维可视化技术有着广泛的应用前景。近年来为加快绘制速度，提高成像质量和节省存储空间提出了许多改进算法，本文总结了这些算法，为进一步研究奠定了基础。     

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。     

基于深度八叉树的三维数据场LOD可视化

提出了广度八叉树、深度八叉树概念,分析了它们逻辑结构和存储结构,探讨了这两种数据结构在三维数据场可视化中的应用,把深度八叉树应用于三维数据场LOD体绘制算法中。算法在某三维震波数据场进行了体绘制实验,并与传统方法进行了比较分析。结果表明,该方法通过逐层简化细节来减少场景的复杂性,提高了渲染效率,将全局和局部体绘制相结合,既提高了绘制速度,又实现了精细观察。     

首例男女人体数据的自动分割和体透明分析

在研究体绘制技术的基础上，提出了体透明分析的新思想，给出了基于广义模糊粗糙集GFRS的体数据分割算法和体数据对比度增强算法，研究了这些技术在体透明分析系统中的应用，并利用第4代交互数据语言IDL6.2设计实现了体透明分析系统。中国和美国首例男女人体数据在该系统上的成功验证，标志着该系统有一定的理论价值、实用价值及广阔的市场前景。