光互體繪制關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用研究.pdf

1、體視化尤其是其中的體繪制是三維數(shù)據(jù)場可視化領(lǐng)域最重要、近年來發(fā)展最迅速的一項(xiàng)技術(shù),在醫(yī)學(xué)三維重建、計(jì)算流體力學(xué)、有限元后處理、地震地質(zhì)等眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用.但是目前體繪制研究中存在很多亟待解決的問題,該文主要就其中制約交互體繪制的幾個(gè)關(guān)鍵問題:包括體繪制加速技術(shù)、繪制圖像質(zhì)量改進(jìn)方法、靈活科學(xué)的體繪制參數(shù)設(shè)置和調(diào)節(jié)等問題進(jìn)行了深入研究.其中,針對傳統(tǒng)光線投射算法計(jì)算復(fù)雜度高、繪制速度慢的缺點(diǎn),該文提出了通過提前梯度估計(jì)、分類著色和明

2、暗計(jì)算來降低重采樣點(diǎn)計(jì)算量的加速光線投射算法,該方法可以有效提高光線投射算法的速度而不明顯降低繪制圖像質(zhì)量.針對Splatting算法計(jì)算復(fù)雜度為O(N<'3>)的特點(diǎn),該文首次將游程編碼技術(shù)應(yīng)用于物序體繪制,提出了基于游程編碼體數(shù)據(jù)和屏幕圖像掃描線的新型幀緩沖Splatting算法.該算法采用了提前分類、提前明暗計(jì)算的策略,通過游程編碼體數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了對透明體素的有效剔除,通過新型的體素遍歷方法實(shí)現(xiàn)了不透明度截止,大大加速了Splatt

3、ing算法的繪制速度.為了能夠解決Splatting算法計(jì)算不準(zhǔn)確、存在多種走樣現(xiàn)象的問題,該文提出了一種基于View-Buffer的新型Splatting算法,新算法采用了View-Buffer而沒有使用幀緩沖,并且通過定義平行于View-Buffer的體素遍歷策略和預(yù)先計(jì)算好的重構(gòu)核查找表進(jìn)行繪制,有效消除Splatting算法中重疊問題和Popping走樣,也能夠較好地降低積分問題對繪制圖像的影響.為了優(yōu)化體繪制算法的關(guān)鍵步驟--

4、-重采樣過程,該文提出并實(shí)現(xiàn)了一種通過兩重查找法進(jìn)行重采樣的新型物序體繪制方法.這種方法在繼承物序體繪制算法優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,不僅能夠最大限度預(yù)處理一部分計(jì)算,而且更符合重構(gòu)采樣理論、因而可以以較低的計(jì)算代價(jià)獲得比Splatting更高質(zhì)量的繪制圖像.針對當(dāng)前傳遞函數(shù)設(shè)計(jì)缺乏理論指導(dǎo)的問題,通過分析基于體數(shù)據(jù)局部三維圖像矩所確定的慣量矩陣特征值,該文提出了一種新型的半自動化的數(shù)據(jù)驅(qū)動傳遞函數(shù)設(shè)計(jì)方法.該方法首次將局部形狀特征引入傳遞函數(shù)設(shè)計(jì)