體繪制采樣方法研究.pdf

1、體繪制技術(shù)是科學(xué)計(jì)算可視化中的一個(gè)重要組成部分，也是一個(gè)熱門的研究領(lǐng)域。為了得到更好的實(shí)際應(yīng)用，獲得高質(zhì)量的體繪制結(jié)果，需要對體數(shù)據(jù)標(biāo)量值和梯度等信息的采樣方法進(jìn)行優(yōu)化。
　　 本文對現(xiàn)有的體繪制采樣方法進(jìn)行了一定研究，主要對標(biāo)量值插值、過濾方法進(jìn)行了總結(jié)，并簡要介紹了三線性插值方法、高斯濾波重建法、移動(dòng)最小二乘法和三次B樣條法。在體數(shù)據(jù)標(biāo)量值重建領(lǐng)域，本文介紹并實(shí)現(xiàn)了近年來提出的虛采樣方法、PeakFinding算法和二次預(yù)積

2、分方法。這些方法通過標(biāo)量函數(shù)的重建，避免了在體素中進(jìn)一步插值，可以更快的獲得標(biāo)量值結(jié)果，從而提高繪制效率。通過實(shí)驗(yàn)對比可以發(fā)現(xiàn)，這三種方法在繪制效果或繪制幀率方面較普通的光線投射方法有了較大提高。
　　 受自適應(yīng)采樣方法和預(yù)積分方法的啟發(fā)，本文提出了一種自適應(yīng)多預(yù)積分表體繪制算法。這種方法首先通過計(jì)算采樣段上采樣點(diǎn)的標(biāo)量值和位置等信息，求得采樣段入點(diǎn)和出點(diǎn)之間的方向?qū)?shù)值，并進(jìn)一步求得傳輸函數(shù)在采樣段上的突變位置，并根據(jù)此位置信

3、息自適應(yīng)等比例的減小采樣步長。獲得了標(biāo)量值信息，并對采樣段自適應(yīng)劃分后，結(jié)合預(yù)積分方法，進(jìn)行顏色和不透明度累積，從而在繪制過程中間接增加采樣數(shù)量，獲得更好的體繪制效果和良好的繪制效率的統(tǒng)一。通過對各體數(shù)據(jù)的繪制實(shí)驗(yàn)表明，本文算法針對各種傳輸函數(shù)，較定步長的二維預(yù)積分方法有更好的繪制效果;對比三維預(yù)積分表的方法有更好的交互性能。并且，針對較大的體數(shù)據(jù)，在高采樣率的情況下，自適應(yīng)多預(yù)積分表體繪制算法仍能夠得到較好的繪制結(jié)果和良好的交互統(tǒng)一。