三维地震数据场的快速体绘制方法

在纹理和体元投影绘制方法的基础上,提出了适用于地震勘探数据的等值体素投影体绘制方法(IVP)。该方法对图形硬件的依赖程度较小,可以在微机上实现．其绘制速度基本上达到了交互的要求,绘制时间仅是光线投射算法的1／16～1／8,但生成的图像要模糊一些,能够满足地震勘探数据解释对图像质量的要求。     

彩色三维体数据场的直接体绘制方法

提出基于光线投射和三维纹理映射的彩色体数据成像算法，研究如何从每个体素的R，G，B三元组映射成不透明度值，即不透明度转换函数。首先把原始的RGB色彩空间转换成LUV色彩空间；然后以亮度分量的中心差分来近似估计法向量，并应用Phong光照模型进行着色，根据亮度分量及其梯度等信息计算不透明度值；最后合成、累积颜色。对美国数字人男子照相彩色体数据分别采用两种算法进行实验。结果表明：基于光线投射的彩色体数据算法成像质量较高，可以表现体表毛细血管等细微结构，但速度较慢；基于三维纹理映射的彩色体数据成像算法速度较快，但成像质量适中。     

非规则数据场并行体绘制算法

并行算法是实现体绘制加速的重要途径，然而现有的并行体制绘制算法大部分是针对规则数据场的。     

大坝地震反应数据场快速体绘制算法

为了弥补传统体绘制静止画面时，不能明确判断场值集中部位的不足，提出了一种快速体绘制算法，针对大坝地震反应有限元计算数据场，根据每个单元法线与视线夹角最小的表面来选择剖切方向，将单元剖切成多个四边形面后进行颜色融合和叠加，大大提高了体绘制速度，实现了动态观察体绘制图，从而清楚地分析场值集中部位。     

基于GPU的三维地震数据场体绘制方法

体绘制技术是计算可视化研究和应用热点之一。在对三维数据体进行形式化定义基础上,讨论光线投射算法中数据体划分,重采样计算以及图像合成的原理和方法。利用着色器进行重采样和图像合成运算,实现体绘制的GPU加速。将GPU加速的光线投射体绘制方法应用于地震数据解释,分别实现地震数据的灰度和伪彩色样式可视化,并通过转换函数,凸显出地震数据场的层位特征,克服了地震数据剖面、切片以及三维面绘制图像的局限性。     

基于Shear-Warp算法的三维地震数据场体绘制

利用三维可视化软件包,采用Shear—Warp算法实现地震数据的模型可视化,并给出了具体算法流程。实验结果表明此算法可提高地震数据的体绘制速度,实现地震数据解释的实时交互式绘制,为地质勘探提供可视化依据。     

多层次并行体绘制算法的研究与应用

三维数据场的体绘制技术是科学可视化中一个重要的研究方向,本文在研究和总结体绘制的发展历程与关键技术的基础之上,着重研究了体绘制中的光线投射算法,结合多核处理器机群系统,提出并实现了一种基于多层次并行编程模型的并行光线投射体绘制算法,并成功地将该算法应用于三维城市浅层地质模型,取得了良好的可视化效果。分别对MPI环境和多层次并行编程MPI+OpenMP环境下的光线投射算法进行了不同计算规模的性能比较实验。实验和分析表明,多层次并行光线投射体绘制算法加快了体绘制的速度,MPI+OpenMP多层次并行模型性能高于纯MPI编程模型的性能。     

一种加速的规则体数据场光线投射体绘制算法

本文讨论了规则体数据场的体绘制算法,将光线投射体绘制算法看作是对体数据立方体投影多边形的填充,减少了投射光线的数目。将Bresenham画线算法推广到三维空间,减少了光线投射算法的计算时间。本算法已应用于我所开发的三维核磁共振图像分析系统中,效果较好。     

在流水线结构上的基于Shear-Wrap的并行体数据绘制算法

在以前的基于目标空间划分的并行体数据绘制算法中，局部绘制和图象融合是两个串行的过程，在节点机的局部绘制阶段几乎没有数据通讯，但在数据融合阶段数据通讯量非常大，出现总线争用甚至通讯阻塞，而且在这个阶段有非常大的同步开销。本文利用流水线结构，让局部体数据绘制和图象融合并行执行，很好地解决了上述缺点。并在一个基于微机的流水线结构上实现了一个新的基于目标空间划分的并行体数据绘制算法。     

基于数据场相关性的光线投射算法

光线投射算法是体绘制中的经典方法,这一算污具有结构清晰实现便利的特点。但简单的光线投射算法存在采样效率低和绘制精度低的缺点。本文利用数据场的相关性和不等步长的采样方法来改善泡线投射算法的品质,使它既有快速的优点又具有较高的成象精度     

基于稀疏矩阵的并行体绘制算法

直接体绘制是三维数据可视化的重要方法。在实际应用中体数据规模庞大,如何降低计算工作量以获得更高的绘制速度是一个亟待解决的问题。文章针对该问题提出了一种运行于集群系统之上的基于稀疏矩阵的并行Splatting体绘制算法,该算法利用稀疏矩阵对体数据结构进行优化,通过实验获得了令人满意的结果。     

基于动态数据分布的并行Shear-Warp体绘制算法

提出了基于动态数据分布的并行Ｓｈｅａｒ－Ｗａｒｐ体绘制算法和新的动态数据分布策略,利用空闲的广播通信线路使数据重分布与绘制并行进行,提高了通信线路的利用率、避免了冗余存储,减少了资源浪费,并避免了对算法效率的影响;改进的任务分配与负载平衡策略,避免了节点机负载的不平衡和流水线作业的积压,提高了算法的效率。     

一种基于MPI的并行体绘制算法

介绍了基于MPI并行程序开发平台实现的一种三维重建并行处理算法。算法采用了Master-Slave并行计算模型，针对射线投射方法的特点，为减少运算时间，选择对图像空间进行任务划分的策略，并用任务池方法实现了动态负载平衡。通过对虚拟中国人女性一号(VCH-FI)的头部和脚部数据集的重建，表明该算法在任务规模和节点规模上具有较好的可扩展性。     

一种非规则数据场的体绘制算法

非规则数据场的体绘制是可视化的一个热点和难点。常用直接体绘制算法有光线投射法、单元投影法、快速体绘制算法。本文吸取了上述三种算法的优点,采用体元面投影的方法来确定光线路径;同时考虑到非规则数据场的一些特性,采取三个有效的措施大大加快了投影和求交速度;在采样中用分段积分法代替等距采样,从而进一步提高了图象质量。     

协同分布式图形硬件的混合并行体绘制

由于一般的共享存储并行机缺乏图形硬件,其上产生的3维科学计算数据,无法采用硬件加速的并行体绘制来就地进行数据可视化。为此基于本地并行机和分布式图形工作站,给出了一种混合并行绘制模型。该模型的工作原理是先将源数据存留在并行机,然后通过并行机的多处理器发布远程绘制命令流,进而通过操控工作站的图形硬件完成绘制;后期图像合成在并行机上执行,以发挥共享存储通信优势。通过负载平衡优化,并行绘制流水线有效实现了绘制、合成与显示的重叠。实验结果显示,该方法能以1024×1024图像分辨率,交互绘制并行机上的大规模数据场。     

An Incremental Alignment Algorithm for Parallel Volume Rendering

This paper introduces a data distribution scheme and an alignment algorithm for parallel volume rendering. The algorithm performs a single wrap-around shear transformation which requires only a regular inter-processor communication pattern. The alignment can be implemented incrementally consisting of short distance shifts, thus significantly reducing the communication overhead. The alignment process is a non-destructive transformation, consisting of a single non-scaling shear operation. This is a unique feature which provides the basis for the incremental algorithm.     

八叉树编码体数据的快速体绘制算法

提出一种基于并行投影Shear-Warp分解的射线模板快速RayCasting体绘制算法．体数据采用有效的八叉树存储和表达方案．八叉树的适应性均一化分级策略使得算法在简化了不必要的处理过程的同时,为构建用于RayCasting算法的射线模板和后续的交叉计算提供了有力的应用基础．针对体绘制中八叉树编码体数据构造基本的交叉运算如节点单元定位、区域定能和邻接节点单元搜索的需要,相应地提出了,简单而且有效的方法．这些方法是非递归的,在减少比较运算的同时不需要构建中间结果列表,进而减少了对内存的占用和避免了繁重的交叉计算．所提出的体绘制算法能在标准PC平台下快速实现超大型数据集的处理和高质量的人体内部结构图像的绘制．     

基于边界体素的Shear-warp Splatting体绘制算法

将错切空间中体素投影到中间图像平面的过程中,要影响到该体素对应象素周围的其它象素,该文重新设计了计算对应象素权值的简单方法,使结果图像的质量与最近邻点投影方法相比有较大提高。为了加速体绘制,方法是先找出切片数据集中包围同种物质的边界体素,由于被这一边界所包围的体素有相同的属性,可以一次投影这一体素块,从而提高了绘制速度。文章还设计了低、中、高三种不同分辨率的投影模式,可根据需要选择一种。在数据结构上,使用了索引和游程编码方式,缩减了存储容量并加快了查找边界体素的速度。     

基于光学映射虚物体的并行绘制

尽管当前基于全局光照模型的图形绘制方法可以渲染出高质量的图象 ,但因为其计算量巨大 ,难以适用于诸如建筑物漫游、虚拟现实等对绘制速度有严格要求的场合 .为此引入光学映射虚物体的概念 ,利用构建在联网PC机上的集群系统 ,并行创建反射和折射虚物体 ,然后利用集群中各节点的图形加速硬件 ,像处理实际三维物体一样绘制这些虚物体 ,可以快速地绘制出反射 /折射效果的图象 .实验结果证明 ,该方法利用 CU P的计算能力和图形硬件的加速特性实现了真实感图形的高性能绘制 ,特别适用于诸如建筑物漫游、计算机动画和虚拟现实等要求交互式绘制的场合