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文檔簡介
1、醫(yī)學(xué)圖像三維可視化技術(shù)是目前的一個(gè)研究熱點(diǎn)問題,也是一個(gè)多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程中的重要應(yīng)用。它涉及的相關(guān)知識(shí)有數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)以及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用背景知識(shí)等。 本文研究的主要內(nèi)容是:針對(duì)當(dāng)前醫(yī)學(xué)圖像三維可視化計(jì)算量太大,在傳統(tǒng)CPU計(jì)算平臺(tái)很難實(shí)時(shí)運(yùn)算進(jìn)行交互式顯示的問題??紤]到可視化算法高度的并行性,采用現(xiàn)有的顯卡GPU強(qiáng)大的并行流處理能力來進(jìn)行加速計(jì)算,從而達(dá)到可視化技術(shù)的交互式
2、執(zhí)行。本文研究和在GPU上實(shí)現(xiàn)了幾種繪制方法:三維紋理代理幾何體繪制算法,GPU Shader光線跟蹤算法,GPU幾何Shader上等值面提取算法,改善了現(xiàn)有常用方法在CPU平臺(tái)上存在的無法實(shí)時(shí)交互性顯示的缺點(diǎn)。 本文的創(chuàng)新點(diǎn)和獨(dú)立工作主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面: 1.研究和總結(jié)了醫(yī)學(xué)影像處理與分析中的醫(yī)學(xué)圖像的預(yù)處理技術(shù)、醫(yī)學(xué)圖像的三維可視化技術(shù)和GPU硬件平臺(tái)及其通用編程技術(shù)的各個(gè)特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)了常用的繪制算法,使其能更加靈
3、活的進(jìn)行繪制,不同的繪制效果對(duì)應(yīng)不同的GPU Shader特效文件,算法在統(tǒng)一的軟件框架下進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。 2.研究和實(shí)現(xiàn)了基于GPU加速的三維紋理代理幾何體方法,該方法是光線跟蹤思想的一個(gè)針對(duì)GPU硬件的實(shí)現(xiàn)改進(jìn)。將體數(shù)據(jù)以三維紋理方式存入顯存,采用帶紋理坐標(biāo)的代理幾何體對(duì)體數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣,使用Alpha混合進(jìn)行顏色合成。 3.研究和針對(duì)GPU硬件特點(diǎn),改進(jìn)并利用Pixel Shader實(shí)現(xiàn)了光線跟蹤算法,該方法在像素sha
4、der的運(yùn)算里面生成光線,并且通過固定采樣率在當(dāng)前光線位置對(duì)體數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣,然后將光線沿方向延伸,直到光線穿出體數(shù)據(jù)。通過不同的shader特效的實(shí)現(xiàn)來產(chǎn)生不同效果,能產(chǎn)生透明,等值面,體光照等特效。 4.改進(jìn)了經(jīng)典的Marching Cube等值面提取的實(shí)現(xiàn)方法,用了最新的GPU幾何Shader進(jìn)行實(shí)現(xiàn),每一個(gè)體素的三角形邊的可能的拓?fù)湫畔⒂靡粋€(gè)紋理來進(jìn)行保存,通過紋理采樣來進(jìn)行三角形邊信息的查詢。用emitVertex sh
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