体数据的多精度等值面抽取

Marching Cubes（MC）算法是一个被广泛应用的体数据等值面抽取算法H本文提出的Marching Boxes（MB）算法结合显示所需精度，对MC算法作了优化，减少了由MC算法生成的三角面片数，使实时观察体数据成 为可能。在保留图象细节的前提下MB算法输出的三角面片数比MC算法减少了一半以上,从而加快了体数据的 面绘制速度.     

基于改进MC算法的牙颌组织3维重建

移动立方体（MC）算法是面绘制算法的典型代表, 但其在抽取的等值面的拓扑结构、表示精度及算法执行效率等方面仍存在缺点,为此,针对MC算法执行效率不高的问题,根据等值面在立方体中的延续性,提出了一种改进的MC方法,并在可视化工具包中予以实现,实验结果表明,改进的MC算法重建牙颌组织所需的时间仅为58 s。并以改进的MC算法为基础,开发了牙颌医学图像3维重建系统。应用实例表明,改进的MC算法不仅高效鲁棒,并可对曲面结构复杂的牙颌组织进行3维重建。     

气象遥感图像及格点场重采样插值方法

重采样插值方法是气象信息处理领域研究的问题之一。针对气象遥感图像,介绍了基于地图投影坐标转换的直接重采样插值方法和间接重采样插值方法;针对气象格点场,介绍了双线性插值方法和贝塞尔插值方法。以气象业务中不同分辨率的气象卫星（FY2E和FY2D）遥感图像以及欧洲中期天气预报中心（ECMWF）降水预报场为例,分别对不同重采样插值方法进行了分析比较。结果表明：基于间接重采样的气象遥感图像最近邻点插值法的计算量小于邻点权重插值方法,而邻点权重插值方法的效果优于最近邻点插值方法;随着图像的分辨率提高,最近邻点插值法与邻点权重插值方法相比,计算量小的优势更加明显;对于高分辨率的气象遥感图像建议采用基于间接重采样的最近邻点法;对于气象格点场,贝塞尔插值方法的插值效果优于双线性插值方法。     

计算机辅助导弹外形设计与三维可视化方法研究

本文讨论了导弹外形计算机辅助设计得两个主要内容:外形插值计算和三维可视化技术,外形插值计算研究针对弹身和弹翼在不同曲线特性时如何选择相应得插值算法,并详细叙述了弹翼插值计算时型值点的取法。三维可视化则主要讨论了怎样用OpenGL三维模块结合构型算法在视窗操作系统下实现导弹三维可视化,文章指出使用显示列表可大幅度提高三维显示速度,并提供了数据点法矢的计算方法。最后用两个算例实现了插值算法和三维可视化,并验证了插值算法和三维可视化技术是工程仿真和计算机辅助设计中值得参考的一个实用方法。     

计算机辅助导弹外形设计与三维可视化方法研究

本文讨论了导弹外形计算机辅助设计得两个主要内容外形插值计算和三维可视化技术,外形插值计算研究针对弹身和弹翼在不同曲线特性时如何选择相应得插值算法,并详细叙述了弹翼插值计算时型值点的取法.三维可视化则主要讨论了怎样用OpenGL三维模块结合构型算法在视窗操作系统下实现导弹三维可视化,文章指出使用显示列表可大幅度提高三维显示速度,并提供了数据点法矢的计算方法.最后用两个算例实现了插值算法和三维可视化,并验证了插值算法和三维可视化技术是工程仿真和计算机辅助设计中值得参考的一个实用方法.     

空间相关MC算法的VTK实现

移动立方体是面绘制的经典算法,但要求对所有空间所有体素进行处理,执行效率不高.通过对空间相关性进行研究,即六面体体素如果与等值面相交,则等值面一定会在该六面体的6个面的方面延续,对标准的MC算法进行改进,只处理那些与等值面相交的六面体体素.可视化工具包封装了许多常用的可视化算法,为研究人员提供了极大的便利.通过空间相关性,对VTK中已有库函数vtkMarchingCubes进行改进,提高了原有算法的执行速度,同时又扩充了VTK已有的类.     

快速离散化双线性插值算法

双线性插值算法在数字图像处理中有广泛的应用.它具有比最近邻点法更好的连续性,但计算速度慢.为提高其计算速度,提出了离散化双线性插值算法.把像素分割成子像素,用双线性插值函数计算子像素中心坐标处的像素值,可以得到每一个子像素的卷积函数C,用C来代替双线性插值函数.理论分析表明离散化算法减少了加法和乘法的浮点运算次数.通过图像旋转实验表明该算法与双线性插值算法相比计算速度有较大的提高,连续性略有损失,图像质量基本相同.     

基于FLANN改进的KNN医疗分类算法

本文通过研究KNN（K-最近邻）算法在疾病预测领域的使用与分析,总结出KNN的2点不足,针对不足进行相应改进并提出F_KNN（循环最近邻搜索）算法：1）针对KNN计算量大、效率低下的缺点,本文采用FLANN（快速最近邻搜索）循环搜索与待测样本距离最近的点,记录若干个最近邻点作为最近邻点子集,利用此子集取代全集对待测样本进行计算,可以降低计算量,极大地提高了KNN算法效率;2）针对KNN难以对高维数据集分类的缺点,本文采用AHP（层次分析法）对样本的特征属性进行相关性研究,使用合适的参数分配权重,提高了KNN算法准确率。本文采用一组脑中风数据集对优化后的算法进行实验,实验结果表明,F_KNN准确率达96.2%。与传统KNN相比,F_KNN提高了分类性能且极大地提高了算法效率。在处理高维且较大的数据集时,F_KNN算法优势明显,具有较好的应用前景。     

复杂环境下雷达三维探测范围

构建虚拟战场系统,为实现雷达在复杂自然环境和复杂电子干扰环境影响下的雷达探测范围,根据高级传播模型(APM)的基本原理,并综合考虑电子干扰环境的影响,提出了一个改进的支援式干扰模型。该模型混合了APM和电子干扰模型,重点考虑了大气折射率的影响,可描述复杂自然环境和复杂电子干扰环境的双重影响。在可视化时,利用点绘制代替面绘制和中点代替插值点改进了移动立方体(MC)方法,提高了渲染速度。根据数据获取、数据处理和数据渲染的流程,利用可视化软件包(VTK)实现了对雷达探测范围的三维显示。     

最小能量约束与ARDP算法混合的病灶点云重建

针对传统面绘制方法随真实感的提升效率急剧下降,且交互性及灵敏度较差的问题,基于CT点云数据提出了一种肝脏病灶的表面重建方法。首先改进了点云数据的插值和自适应精简方法;然后提出将模型重构过程分为两部分,先通过最小能量约束和简化的MC算法由点云距离场快速创建粗糙的基底模型,接着提出一种线性最优化的ARDP算法用于自动计算点元投影向量,从而将当前模型表面节点直接映射至点云,通过交互式地确定迭代次数可按需逐步提高模型精确度,最终获取高质量模型,实现散乱点到平滑面的直接过渡。实验结果表明,利用该算法生成平均误差小于0.000 1的高精模型将大大缩短时间,且对不规则病灶模型有着良好的适应性。     

快速3维坐标变换的绘制算法

目的 基于深度图的绘制(DIBR)是一种新型的虚拟视点生成技术,在诸多方面得到了广泛的应用。然而,该技术还不能满足实时性的绘制需求。为了在保证绘制质量不下降的前提下,尽可能地提高绘制速度,提出了一种高效的3D-Warping(3维坐标变换)算法。方法 主要在以下3个方面进行了改进:1)引入了深度—视差映射表技术,避免了重复地进行视差求取操作。2)对深度平坦的像素块进行基于块的3D-Warping,减少了映射的次数。对深度非平坦像素块中的像素点采取传统的基于像素点的3D-Warping,保证了映射的准确性。3)针对两种不同的3D-Warping方式,分别提出了相应的插值算法。在水平方向上,改进的像素插值算法对紧邻插值和Splatting(散射)插值算法进行了折中,只在映射像素点与待插值像素点很近的情况下才进行紧邻插值,否则进行Splatting插值;在深度方向上,它对Z-Buffer(深度缓存)技术进行了改进,舍弃了与前景物体太远的映射像素点,而对其他映射像素点按深度值进行加权操作。结果 实验结果表明,与标准绘制方案的整像素精度相比,绘制时间平均节省了72.05%;与标准绘制方案的半像素精度相比,PSNR平均提高了0.355dB,SSIM平均提高了0.00115。结论 改进算法非常适用于水平设置相机系统的DIBR技术中的整像素精度绘制,对包含大量深度平坦区域的视频序列效果明显,不但能够提高绘制的速度,而且可以有效地改善绘制的客观质量。     

三维超声心动图的预处理和可视化实现

首先介绍了对三维超心动图进行图像预处理方法，使用自适应中值滤波降噪，该滤波器采用了多尺度多方向的模板，根据图像各部分特性自适应地选择模板进行平滑滤波，兼顾了降噪和保边界；采用有偏距离和加权同心插值把三维规则不均匀的数据场变为规则均匀的数据场。然后分别采用Marching Cubes面重建和Ray Casting体重建方法，可视化规则均匀数据场得到较好的效果。本软件可以提高心脏瓣膜疾病诊断的准确率，具有一定的临床意义。     

色彩渐进插值的矿井预警数据集三维可视化算法

针对矿井预警数据信息表达不完全、基于视觉的统计分析工作繁重、预警数据集庞杂等问题,提出了一种基于色彩渐进插值的矿井预警数据集三维可视化算法。在该算法中,首先根据矿井预警数据集的测点位置和测量值信息进行三维空间模型构造;然后根据灰度级与彩色空间系统的映射关系对矿井预警数据集与彩色空间模型进行颜色映射及三维空间层次分割,对每个层片依据伪图像编码算法及颜色聚类参数特征进行矿井预警数据集的三维可视化伪图像编码;最后根据色彩渐进插值算法对伪图像中相邻层片进行平滑过渡处理。实验证明,该算法处理的矿井预警数据集伪图像色彩渲染层次感强,色彩过渡平滑,有利于矿井预警数据集的信息表达。     

Ray-cast volume rendering accelerated by incremental trilinear interpolation and cell templates

Two related ideas for improving the speed of ray-cast volume rendering are studied in this paper. The first is an incremental algorithm for trilinear interpolation, a method commonly used in ray-cast volume rendering to calculate sample values. The incremental algorithm can expedite trilinear interpolation when many samples along a ray are located in one cell. The second is an efficient hybrid volume rendering restricted to parallel projection. In the preprocessing stage, acell template is created to store the information used by the incremental trilinear interpolation. When a cell is parallel projected, the information is retrieved from the template to compute the cell contribution. Because the algorithm with only one template may cause aliasing, an antialiasing technique exploiting multiple cell templates is proposed. With our method, ray-cast volume rendering can be accelerated considerably.     

基于GPU的海量离散点高程并行插值算法

提出一种基于GPU的高程并行插值算法,实现了对三维地表上海量离散点的并行加速渲染。通过高程纹理组织三维地表网格高程数据作为离散点渲染的基础,并通过GLSL编写GPU着色器程序动态控制图形渲染管线,实现视点相关的高程并行插值算法。实验结果表明,提出的基于GPU的高程并行插值算法较传统的内存插值算法,将三维地表上海量离散点的渲染量级从百万级提高到了千万级。     

Fast ray-tracing of rectilinear volume data using distancetransforms

The paper discusses and experimentally compares distance based acceleration algorithms for ray tracing of volumetric data with an emphasis on the Chessboard Distance (CD) voxel traversal. The acceleration of this class of algorithms is achieved by skipping empty macro regions, which are defined for each background voxel of the volume. Background voxels are labeled in a preprocessing phase by a value, defining the macro region size, which is equal to the voxel distance to the nearest foreground voxel. The CD algorithm exploits the chessboard distance and defines the ray as a nonuniform sequence of samples positioned at voxel faces. This feature assures that no foreground voxels are missed during the scene traversal. Further, due to parallelepipedal shape of the macro region, it supports accelerated visualization of cubic, regular, and rectilinear grids. The CD algorithm is suitable for all modifications of the ray tracing/ray casting techniques being used in volume visualization and volume graphics. However, when used for rendering based on local surface interpolation, it also enables fast search of intersections between rays and the interpolated surface, further improving speed of the process     

一种基于弹性模型的图像放大算法

为了避免在图像放大时图像中出现锯齿和模糊边缘的现象,分析了最近邻插值模型和曲面拟合模型,提出了一种基于弹性模型的图像放大算法,给出了插值运算的数学公式,模拟了不同算法作用于图像放大的输出结果。实验结果表明,该算法能有效地应用于数字图像的放大处理,得到的图像轮廓清晰,边界分明,且算法简单,易于实现。     

基于静态LOD的输电线路虚拟地形渲染优化算法

针对输电线路三维可视化系统中大规模地形场景的渲染问题,提出一种基于静态LOD的虚拟地形绘制优化算法. 建立输电线路廊道内地形高程数据的分块模型,将视角移动速度纳入细节层级的评价因子中,结合视点距离、地形复杂度等因素改进评价函数. 通过阈值判断网格内数据点高程值的方差,选择不同的线性插值函数完成地形曲面的模拟效果. 实验结果表明所提算法有效减少了运动状态下地形三角面的绘制数,具有更加流畅的虚拟场景帧数和良好的地形仿真效果.     

基于双立方插值的多波束前视声呐数据可视化算法

针对现有的前视声呐数据可视化算法存在的边缘模糊等问题,根据多波束前视声呐成像机理,提出一种将双立方插值应用到声呐数据可视化中的算法。确定插值点的16个邻近回波点,计算每个回波点的距离权值和角度权值,最终将16个回波点的加权像素值作为插值点对应的像素值。仿真数据与Gemini720i前视声呐现场数据可视化实验结果表明:较之现有的可视化算法,本算法具有更高的峰值信噪比和更好的边缘保持效果,能够更有效地提高可视化得到的图像质量。