基于體繪制的三維數(shù)據(jù)場可視化技術研究.pdf

1、科學計算可視化是20世紀80年代發(fā)展起來的一個新的研究領域。它運用計算機圖形學和圖像處理技術，將科學計算過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)及計算結(jié)果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形及圖像在屏幕上顯示出來，并進行交互式處理。科學計算可視化技術的核心是三維空間數(shù)據(jù)場的可視化，有幾種不同的可視化算法。體繪制技術是近年來迅速發(fā)展起來的一種三維數(shù)據(jù)場可視化方法，是當前可視化研究的熱點，具有較大的研究價值和應用前景。 本文首先探討了三維數(shù)據(jù)場可視化的幾種方法，分析了它們的差異

2、和特點：接著描述了幾種典型而又常用的體繪制算法；分析了體繪制技術的基本概念及實現(xiàn)的關鍵技術，包括體繪制的光學模型，體數(shù)據(jù)的分類，體繪制轉(zhuǎn)換函數(shù)的設計，梯度估計，空間變換，投影變換和圖像合成等。特別是針對不同類型的體數(shù)據(jù)，通過分析其灰度直方圖設計了不同的不透明度轉(zhuǎn)換函數(shù)。 接下來，本文研究并實現(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)，通過混合體素的屬性信息來繪制三維圖像。算法的實現(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穿過同一切片的所有光線同時處理。因此，算法擁有比光線投射算法更高的性能，可以在普通PC機上實現(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行描述。針對二維紋理映射算法的缺點，提出了改進的算法，利用變換紋理序列以避免結(jié)果圖像的失真。對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，通過計算頂點的坐標確定切片多