基于體繪制的三維數(shù)據(jù)場(chǎng)可視化技術(shù)研究.pdf

1、科學(xué)計(jì)算可視化是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一個(gè)新的研究領(lǐng)域。它運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將科學(xué)計(jì)算過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形及圖像在屏幕上顯示出來(lái)，并進(jìn)行交互式處理?？茖W(xué)計(jì)算可視化技術(shù)的核心是三維空間數(shù)據(jù)場(chǎng)的可視化，有幾種不同的可視化算法。體繪制技術(shù)是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種三維數(shù)據(jù)場(chǎng)可視化方法，是當(dāng)前可視化研究的熱點(diǎn)，具有較大的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。 本文首先探討了三維數(shù)據(jù)場(chǎng)可視化的幾種方法，分析了它們的差異

2、和特點(diǎn)：接著描述了幾種典型而又常用的體繪制算法；分析了體繪制技術(shù)的基本概念及實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，包括體繪制的光學(xué)模型，體數(shù)據(jù)的分類，體繪制轉(zhuǎn)換函數(shù)的設(shè)計(jì)，梯度估計(jì)，空間變換，投影變換和圖像合成等。特別是針對(duì)不同類型的體數(shù)據(jù)，通過(guò)分析其灰度直方圖設(shè)計(jì)了不同的不透明度轉(zhuǎn)換函數(shù)。 接下來(lái)，本文研究并實(shí)現(xiàn)了基于紋理映射的體繪制算法。此算法是利用二維或三維紋理數(shù)據(jù)，通過(guò)混合體素的屬性信息來(lái)繪制三維圖像。算法的實(shí)現(xiàn)原理類似于光線投射體繪制算法。

3、但與光線投射算法不同的是，此算法利用空間信息對(duì)穿過(guò)同一切片的所有光線同時(shí)處理。因此，算法擁有比光線投射算法更高的性能，可以在普通PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)。本文將基于紋理映射的算法分為基于二維紋理映射的體繪制算法和基于三維紋理映射的體繪制算法分別進(jìn)行描述。針對(duì)二維紋理映射算法的缺點(diǎn)，提出了改進(jìn)的算法，利用變換紋理序列以避免結(jié)果圖像的失真。對(duì)于三維紋理映射體繪制算法，采用了求體數(shù)據(jù)包圍盒與垂直于視線的平面的切片多邊形的方法，通過(guò)計(jì)算頂點(diǎn)的坐標(biāo)確定切片多