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基于CUDA的工业CT无损检测体绘制技术研究

作　者: 刘红光
导　师: 李秋锋; 孙金立; 江少锋
学　校: 南昌航空大学
专　业: 仪器仪表工程
关键词: CUDA ICT 体绘制 无损检测 NPVR
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 26次
引　用: 0次
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内容摘要


工业CT（ICT）检测系统有很好的“物性判别”能力,可以获得被检对象清晰细致的断层图像，但2D断层图像无法详尽展现体细节信息，因此进行工业CT无损检测体绘制对于获取被检对象内部的空间信息具有重要意义。本文在PC机电脑上，基于GPU的CUDA（Computer Unified DeviceArchitecture，统一计算设备架构）技术，充分利用GPU的并行数据加速处理能力，采用CUDA的编程模式，将GPU做为CPU的协同处理器承担本文所采用的经典直接体绘制算法光线投射算法中涉及大量数据运算的部分，实现快速体绘制。为了更好的对所得的体绘制结果进行观察，人机的三维交互必不可缺，本文充分利用OpenGL实用工具库（OpenGL Utility Toolkit，GLUT）将体绘制中相关参数调节实现放置于回调函数中以供系统调用，如透明度、明亮度、窗口显示相关参数及传输函数的传入参数等。本文在仔细研究基于CUDA的体绘制的基本原理基础之上，实现了一种基于CUDA的体绘制刨切算法，并进而进行了试验验证其刨切效果，通过刨切很好的显示了被检测对象内部的体细节，有效辅助获取铸件的内部信息。本文实现了一种NPVR（非照片真实感技术）方法，利用图像处理技术对ICT数据切片进行处理，基于CUDA的并行加速策略，采用经典光线投射算法，对铸件的ICT体数据直接体绘制。通过对所得体绘制效果图的整体图对比，刨切对比，局部放大对比，缺陷标记对比增强展现缺陷特征。通过对所得体绘制效果图的整体图对比，刨切对比，局部放大对比，缺陷标记对比增强展现缺陷特征。实验证明，对于实验中体数据，该方法效果图质量高，交互快速，能很好互补展现缺陷特征。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 研究背景与意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 研究内容及创新点  12-13
    1.3.1 主要研究内容  12
    1.3.2 创新点  12-13
  1.4 文章结构  13-15
第2章 研究基础  15-29
  2.1 体绘制概述  15-19
    2.1.1 基本概念  15-16
    2.1.2 算法流程  16-18
    2.1.3 算法分类  18-19
  2.2 CUDA 技术基础  19-24
    2.2.1 从 GPU 到 CUDA  19-20
    2.2.2 CUDA 编程模型  20-22
    2.2.3 CUDA 存储器模型  22-23
    2.2.4 CUDA 软件体系  23-24
  2.3 CUDA 与 OPENGL 的互操作  24-27
    2.3.1 OpenGL 概述  24-26
    2.3.2 互操作的基本方式  26-27
  2.4 本章总结  27-29
第3章 基于 CUDA 与 OPENGL 交互的体绘制  29-43
  3.1 基于 CUDA 与 OPENGL 的光线投射算法  29-36
    3.1.1 光线投射算法  29-32
    3.1.2 并行化可行性分析  32
    3.1.3 流程及任务分配  32-36
  3.2 CUDA 和 OPENGL 互操作的过程  36
  3.3 人机交互性实现  36-38
    3.3.1 GLUT  36-37
    3.3.2 交互的基本原理  37-38
  3.4 实验结果及分析  38-41
  3.5 本章小结  41-43
第4章 断面刨切及基础 NPVR 技术研究  43-55
  4.1 基于 CUDA 的 ICT 体绘制断面刨切研究  43-47
    4.1.1 引言  43-44
    4.1.2 基本原理  44-45
    4.1.3 实验结果及分析  45-47
  4.2 基于 CUDA 的基本 NPVR 技术研究  47-53
    4.2.1 引言  47-48
    4.2.2 基本原理  48-49
    4.2.3 实验结果及分析  49-53
  4.3 本章小结  53-55
第5章 总结与展望  55-57
  5.1 全文总结  55
  5.2 研究展望  55-57
参考文献  57-61
硕士期间发表论文和参加科研情况  61-63
致谢  63-65

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统
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