基于二值体金字塔数据结构的自适应快速体绘制方法

直接体绘制技术无需拟合中间几何图元直接绘制体数据,由于绘制图像质量高,该技术倍受青睐。但是,因为直接体绘制需要遍历整个数据场,绘制速度慢,在绘制大规模数据场时,速度已经成为应用该项技术的一大瓶颈。为此,提出一种基于二值体金字塔数据结构的自适应快速体绘制方法,该方法可以在不降低图像质量的情况下,加快图像绘制速度。     

基于三维规则数据场的快速光线投射法

光线投射法是体绘制技术中的经典算法。该算法原理简单、明了,并能产生高质量的显示图像,但由于所有体素参与了图像绘制,运行速度慢,从而极大制约了其在交互可视化中的运用。论文利用光线穿过三维规则数据场时与某一方向平面簇交点的快速确定及光线投射方向确定后两相邻平面间所截取线段为定长的特点,简化了光线亮度积分公式,从而在图像质量不减低的情况下,快速进行图像绘制。     

基于体素模型的优化体绘制技术

直接体绘制技术因可绘制数据场中包含的内部结构形成较高图像质量而倍受青睐，但大量计算导致的绘制速度慢严重制约着其在大规模数据场交互绘制方面的应用。对现有算法进行优化是其发展方向之一。对目前基于体素模型的体绘制关键环节优化技术进行了概括，并分析了进行优化的主要思路，为进一步应用、改进这些技术提供参考。     

基于相邻层间相似性和空体素跳跃的体绘制加速算法研究

Splatting是经典的基于物序的直接体绘制方法,运算数据量的多少制约着算法绘制图像的速度。为了进一步提升绘制速度,采用基于相邻层间相似性和空体素跳跃相结合的方法进行加速,在读取数据过程中对图片中的三维纹理数据进行筛选,并使用足迹表对筛选后的三维纹理数据进行二维投影,利用相邻层间相似性计算每一个点的灰度值,并根据灰度值将数据分类,算出对成像没有影响的空体素,跳过其绘制过程从而加速算法。实验结果显示,该算法能够在保证绘制图像质量的基础上,在一定程度上解决和改善Splatting算法数据的空间相关性和运算效率的问题。     

基于物质分类的频域体绘制算法

本文提出了一种新的频域体绘制算法，与以前的频域体绘制（ＦＶＲ－Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ Ｖｏｌｕｍｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）算法不同的是，该算法借鉴并引入了传统空域绘制算法中普遍采用分类过程，从而使得生成的图象更加接近于空域方法的结果，在些算法的基础上，文中又提出了一种在图象效果上类似于传统空域面绘制算法的方法。该方法通过频域重采样过程中运用Ｌａｐｌａｃｅ算子，使得数据场的三维物质边界面得到     

三维数据场体绘制中的预积分分类技术

随着三维数据场可视化精度要求的不断提高,直接体绘制方法已经成为该领域的研究热点。然而,提高数据场采样率以获得高质量的图像与绘制速度的降低这一矛盾,很大程度上限制了体绘制方法的研究进展。本文阐述了体绘制方法的关键技术——分类和体绘制积分,并在此基础上介绍了预积分分类技术。该方法能够同时提高体绘制方法的执行效率与图像质量,并给出了实例说明。最后,提出了预积分分类技术中存在的一些问题。     

基于光线投射算法的混合场景可视化

体绘制技术常用于3维体数据场的可视化,其虽然可以生成高质量的投影图像,但通常不能绘制由体数据与点、线、面图形组成的混合场景。在现有的混合场景可视化方法中,有些只能绘制由体数据与面图形组成的复杂混合场景,而不能处理存在点和线的混合场景;有的则成像速度慢、成像质量差。为了能够正确地绘制复杂混合场景,采用SIMD和软件加速等技术,提出了一种速度快、成像质量高的基于光线投射算法的混合场景可视化方法,并分析了该算法所具有的3种绘制次序,以便满足不同应用的要求。该算法既可用于不同场景的绘制,又可用于平行和透视投影中。实验结果表明,该算法能够正确地绘制体数据与点、线、面图形组成的混合场景,且成像速度快,图像质量高。     

改进的交互式动态体绘制算法

针对交互式动态体绘制算法生成图像质量差的问题，提出一种改进算法，在减少使用插值的同时，通过增加采样点数和使用采样点间距离作为权值等方法进行图像合成。改进的算法使结果图像的质量有了明显改善，同时保持了较快的速度。     

基于小波的三维图像频域显示方法研究

提出了一种基于小波的频域体绘制算法(FWVR)进行三维图像重构。算法首先完成三维体数据的傅里叶变换和切平面提取,然后在频域中完成小波的多分辨率分解,并在不同分辨级上进行小波系数重建,最后做傅里叶逆变换,以得到观察平面上希望得到的体绘制图像。算法是基于CT成像和小波变换的原理,时间复杂度由视平面上的二维傅里叶逆变换决定,即O(N2logN)。应用此方法对128的医学体数据进行实验,结果证明该方法有效,采用伪彩色后的绘制效果3与光线投射法绘制效果基本相同,而速度大大提高。     

一种高效的光线投射体绘制算法

作为体绘制中的一个经典绘制算法,光线投射算法理论简单同时能产生高质量的图像,被广泛应用于医学图像可视化领域。但在绘制过程中有大量的投射光线和体素的重采样,导致绘制速度较为缓慢。为提高绘制的速度,文中提出一种高效的光线投射体绘制算法,通过引入碰撞检测技术减少投射光线的数目,避免冗余光线的采样计算,同时采用光线跳跃方法在碰撞检测包围盒内跳过对空体素的重采样,加快了光线合成的过程。实验结果表明,改进后的算法不仅能保证所需要的图像质量,还能大幅度地减少采样计算的时间,高效地提高绘制速度。     

基于光线相关性的快速光线投射算法

光线投射算法是一种应用广泛的体绘制技术的基本算法，其存在的主要问题是绘制速度较慢。为了提高光线投射算法的绘制速度，以满足医学图像三维重建的应用需求，在深入研究和比较各种光线投射加速算法的基础上，提出了以接近云算法为核心的、适用于医学图像三维重建的综合性加速算法，并在PC机平台上实现了该算法，在保证图像质量的同时绘制速度提高了一个数量级左右，为医学图像三维重建的实用化提供了有效的手段。     

基于改进光线投射算法的体数据显示

光线投射算法属于直接体绘制（DVR）中应用比较广泛的算法,其优点是绘制质量高,但是存在采样点计算量大,绘制速度慢的问题.针对这一问题,本文利用投射光线在物空间的传递性质,提出了一种改进的计算采样点位置的算法,加快采样点的获取速度,提高图像三维重建的效率.该算法在PC机平台上得到了实现,不仅在图像质量上得到保证而且绘制速度又有很大提高,为图像的三维重建提供了有效的手段.     

CPU-based speed acceleration techniques for shear warp volume rendering

The shear-warp algorithm with run-length-encoded volume is one of the fastest CPU-based speed acceleration techniques developed so far for direct volume rendering. But it has some defects, such as the increases in memory consumption and preprocessing time as well as the deterioration in image quality. This paper provides two kinds of techniques that can solve such defects without degrading rendering speed. One technique concentrates on enhancing image quality and decreasing memory consumption without reducing rendering speed, by making direct access to the memory space where initially loaded volume data is stored. The other technique concentrates on accelerating rendering speed and decreasing preprocessing time, by creating only one run-length-encoded volume and by combining non-photorealistic rendering techniques with shear-warp algorithm. In the present research, both techniques efficiently decreased the memory consumption and preprocessing time of shear-warp algorithm. They also showed optimal results in rendering speed and image quality.     

医学图像大体数据快速体绘制算法研究

为了在保证绘制质量的前提下有效提高大的医学体数据的绘制速度,提出了一种快速的体绘制算法。该算法将大的体数据分割成等大小的数据块,然后通过对每一数据块进行空白数据块的空间跳跃、提前数据块截止和提前光线截止的可见性测试来加快体绘制的速度,最后使用体绘制预积分来提高体绘制的图像质量。实验结果表明,对大的体数据,可以在不损失图像质量的前提下,实现快速的绘制。     

用图象空间为序的体绘制技术显示三维数据场

本文首先简要介绍了应用体绘制技术显示三维空间数据场的基本原理，接着，提出并实现了经过改进的图象空间为序的体绘制算法，该算法以重构三维空间数据场代替了原有的重构光亮度场的方法，从而提高了图象质量并节约了存储空间。最后，介绍了用图象空间为序的体会 制显示多等值面的算法及其华，讨论了提高该算法效途径。     

基于改进光线投影算法的医学图像三维重建

针对经典光线投影算法在医学图像三维重建中渲染速度慢的问题进行了研究,提出一种改进的光线投影算法。首先在每条经过三维数据场的射线上,根据观察者视点与图像远近的不同,使用曲面法线切点处的偏导数与视点和切点之间的距离的比例关系来调整采样频率,改变经典算法对所有射线上的采样频率都“一视同仁”的做法,实现当物体距离视点较近时,采样频率较高,模型表示较为细致,反之则采样频率较低,模型表示也较粗糙;其次在图像合成算子的计算上,设定对未到达屏幕的射线不参与不透明度和颜色值的合成计算。临床数据实验证明,改进算法不仅能够有效提高图像渲染速度,而且还避免了伪影的产生,明显改善了图像的质量。     

针对类球形对象的改进光线投射算法

为提高光线投射算法的绘制速度和图像绘制质量,提出了一种针对类球形对象的改进光线投射算法。该算法首先设置球形包围盒的方法剔除对最后绘图结果没有影响的光线投射,用快速求交的方法来提高获取采样点的速度,通过自适应采样的方法加入新的采样点来提高绘制图像的质量。实验结果表明该算法不仅比传统方法绘制出的图像质量清晰,并且提高了算法的执行速度。