Shear-Warp算法中基于边界模型的传递函数及其修正

基于Shear-Warp算法提出一种改进的体绘制算法,在对传递函数进行预设定时,基于边界模型并结合交互式操作,可以方便地设定最优传递函数值,在重采样过程中,结合Shear-Warp算法的特点对传递函数值进行修正,以保证重建后的图像质量．实验结果证明：该算法不仅效率高,而且显示效果好．     

一种用于视点图像绘制的光线空间插值方法

光线空间表示是实现实时复杂场景自由视点视频的有效方法。提出了基于特征点检测的快速光线空间插值方法,首先采用自适应阈值提取光线空间片或图像域的特征点,然后结合遮挡问题采用相关性准则匹配特征点,根据匹配的特征点将光线空间分割成不同对象区域并进行插值,以实现快速任意视点图像绘制。实验结果表明,该方法能快速插值光线空间数据,生成的光线空间数据信噪比高、绘制的任意视点图像的主客观质量也较高。     

基于图象的三维模型建模绘制系统

基于图象绘制技术近几年来在图形学领域引起了极大的重视，它不仅弥补了传统的基于几何绘制技术中存在的不足，而且能给出了更加逼真的图象显示，在构建一种基于图象建模系统的基础上重点讨论了图象变形，图象重构，以及最后采用传统纹理映射技术进行复杂三维模型建模的主要原理与方法。     

一种改进的基于图像绘制的镜面反射消除方法

包含镜面反射成分的像素常常出现饱和,导致场景失真。笔者基于图像绘制技术改进了镜面反射消除方法。首先采用格鲁布斯检测法选取像素计算线性系数,然后计算出多幅线性化图像,最后结合图像融合得到漫反射成分估计值,进而消除镜面反射成分。实验表明,该方法能够有效地消除彩色物体表面的镜面反射成分。     

一种优化绘制顺序的光线投射算法

针对光线投射算法难以满足实时性需求的问题,提出一种光线投射改进算法。该算法把梯度估计、分类与着色、明暗计算过程放置体绘制预处理阶段,减少绘制过程计算任务;简化光照模型,从前向后进行融合运算提前终止融合,避免不必要的计算量。实验结果表明该算法能有效提高光线投射算法的绘制速度。     

三维医学图像的体绘制技术综述

在分析三维医学图形体绘制技术的基础上,描述了射线投射法、足迹法、剪切-曲变法、基于硬件的3D纹理映射、频域体绘制法和基于小波的体绘制等典型算法,给出了各类算法的性能评价,展望了体绘制技术研究的发展前景。     

一种高效的建筑仿真模型的绘制算法方案

提出了一种有效的建筑实体建模和真实感绘制算法,其基本思路是以混合ＣＳＧ／Ｂ－Ｒｅｐ法为基础,通过参数化表面的解析重构和表面外法线的定义来构造复杂的建筑实体,同时记录各网格点的空间参数,进行真实感图形绘制。     

时变数据的实时体绘制加速算法优化

现有的体绘制成像技术受到硬件及算法的限制,对高速采集的时变数据绘制需要漫长的预处理时间,难以满足实时便携的要求.为此提出一种基于存储优化的Shear-Warp数据整序算法.该算法通过预判视线方向避免了原始数据的重复存储及多次缓存;在FPGA硬件加速的基础上克服了与存储器件的交互瓶颈,实现对图像和观察角度变化的实时动态响应.实验结果表明,在自主研发的"双子星"系列开发板100MHz工作频率下,完成一帧256×256×256的三维图像体绘制计算时间小于12.34ms,帧率达到81.0帧/s,且不需要数据预处理过程,可以实现对时变数据的实时动态显示,适合于便携超声等应用领域.     

基于数据场特征的直接体绘制方法

论文在数据点分类的基础上,采用不同的方式计算表面采样点和内部采样点的颜色,改进了物质单一的数据场的光线投射体绘制方法。对物体模型内部的各数据点,采用一种简单的颜色映射经验模型来求解,简化了数据场内部数据点颜色的计算,减少了计算量,提高了绘制效率。     

利用有序数据结构实现Shear-Warp加速算法

提出一种有序数据结构,在不影响算法效果的前提下,改进并加速Shear-Warp算法的运行速度.将体数据每个层片编码成以体素值为序的有序数组,依据不透明度函数确定不透明体素所对应的体素值范围.通过对有序数组的截取,快速定位不透明体素,跳过所有的透明体素,提高绘制速度.在普通配置计算机上验证该算法,绘制过程一般在数秒内即可完成.该算法思路明晰、操作便捷,在不影响图像质量的前提下显著提高绘制速度,满足实时性的要求.     

Incremental Volume Rendering Using Hierarchical Compression

We present a new algorithm here for efficient incremental rendering of volumetric datasets. The primary goal of this algorithm is to give average workstations the ability to efficiently render volume data received over relatively low bandwidth network links in such a way that rapid user feedback is maintained. Common limitations of workstation rendering of volume data include: large memory overheads, the requirement of expensive rendering hardware, and high speed processing ability. The rendering algorithm presented here overcomes these problems by making use of the efficient Shear-Warp Factorisation method which does not require specialised graphics hardware. However the original Shear-Warp algorithm suffers from a high memory overhead and does not provide for incremental rendering which is required should rapid user feedback be maintained. Our algorithm represents the volumetric data using a hierarchical data structure which provides for the incremental classification and rendering of volume data. This exploits the multiscale nature of the octree data structure. The algorithm reduces the memory footprint of the original Shear-Warp Factorisation algorithm by a factor of more than two, while maintaining good rendering performance. These factors make our octree algorithm more suitable for implementation on average desktop workstations for the purposes of interactive exploration of volume models over a network. Results from tests using typical volume datasets will be presented which demonstrate the ability of the algorithm to achieve high rendering rates for both incremental rendering and standard rendering while reducing the runtime memory requirements.     

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．     

几种变换域体绘制算法的比较研究

医学图像三维重建技术具有重要的学术意义和应用价值。变换域体绘制是该重建技术的一个新兴的重要分类,目前它已成为一个热点研究方向。综述了变换域体绘制下的傅里叶体绘制、哈特里体绘制、小波域射线投射法、小波足迹法典型算法的算法思想和优缺点,而且通过列表与其它三维医学图像可视化算法的特点及性能进行了分析比较,从而得出变换域体绘制具有绘制速度快、图像品质高等其它绘制算法不可比拟的优点及其相应的改进之处。     

基于序列切片图像体绘制结果的实现与保存

医学图像的体绘制作为辅助诊疗的重要手段,成为近年来研究和应用的热点。文中讨论了光线投射法这一体绘制经典算法的实现过程,并实现了基于人体序列切片图像的肾脏体绘制,重建结果的保存和读取操作以及虚拟的立体裁切功能,使得对于重建结果的研究与繁杂的重建过程脱离开来,具有应用灵活、效果逼真等优点。     

海量医学数据处理框架及快速体绘制算法

设计并实现了一套针对海量数据的处理和分析算法框架,并将其融入实验室早先开发完成的医学影像算法研发平台MITK(medical imaging toolkit)中,真正建立起一个海量医学影像数据的处理平台,并在此基础上研究了针对海量数据的基于光线投射和三维纹理的快速体绘制算法,提出了一种半自适应分块的方法对原始数据进行分块,在不对分块速度产生太大影响的基础上得到了更好的分块结果,同时使用图形硬件来进一步加速整个算法的绘制流程.实验结果表明了该平台和算法对于海量医学数据处理和可视化的有效性.     

Rendering of Surface and Volume Details in Volume Data*

Aiming at the detail rendering in volume data, a new volume illumination model, called Composed Scattering Model (CSM), is presented. In order to enhance different details in volume data, scattering intensity is decomposed into volume scattering intensity and surface scattering intensity with different weight functions. According to the Gauss probability distribution of gray and gradient of data, we propose an accurate method to detect the materials in a voxel, called composed segmentation. In addition, we discuss the principle of constructing these weight functions based on the operators defined in composed segmentation. CSM can generate images containing more details than most popular volume rendering models. This model has been applied to the direct volume rendering of 3D data sets obtained by CT and MRI. The resultant images show not only rich details but also clear boundary surfaces. CSM is demonstrated as an accurate volume rendering model suited for detail enhancement in volume data sets.     

应用于传递函数设定的交互式体绘制工具

传递函数是体绘制过程中用以定出体数据与光学特征的对应关系,因此,传递函数的设定对成像质量有着直接的影响,文章提出一应用于传递函数设定、简单且有效的交互式体绘制工具,由于二维纹理硬件在通用的个人计算机上被普遍使用,因而该工具采用基于二维纹理硬件的体绘制方法,利用本工具,用户能根据体数据的直方图来交互地分别设定R、G、B和A四种传递函数,以定出体数据与光学特征的对应关系,并获得实时的反馈视觉信息(绘制结果),该工具亦提供一虚拟轨迹球让用户交互地改变观察体数据的视点,用户不但可以交互地控制放大或缩小比率来绘制体数据,还可以选择采用光照或由多重纹理实现的三线性插值来获得不同的绘制效果,该文描述开发此工具的各种技术,并给出利用此工具得到的一些绘制结果。     

具有剪切的矢量压缩立体绘制算法

利用矢量压缩的方法进行立体绘制,一个不足是根据码本生成的Pixmap图无法应用于立体投影中的每一点,为了克服这些缺点,提出了具有Shear Warp的矢量化算法,它充分发挥了矢量量化的压缩比,以及不需要解压即可直接进行体绘制的优点,有效地利用了具有Shear Warp的体绘制方法的快速和适合立体投影的优点,克服了基于矢量量化的绘制方法的不足,几乎能够达到实时的交互绘制,是一种基于网络的绘制模式。     

加速体绘制技术

根据体绘制成像的各个操作环节，对体绘制的加速技术进行了较全面且系统的介绍，包括色彩合成、光线与数据的求交、插值计算、排序及视见变换、对体绘制的基于硬件及系统方面的加速技术（如并行体绘制和漫游体绘制）也进行了一些讨论，在实际应用中，只有将各种加速技术进行有机地结合才能充分发挥体绘制的可视化作用。