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基于GPU编程的体绘制算法研究及应用

作　者: 于士坤
导　师: 李华；李庆龙
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: 体绘制三维纹理映射光线投射大数据分割
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 61次
引　用: 1次
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内容摘要

近年来医学图像的三维重建及可视化一直是医学影像信息处理领域的一个热点问题,也是一门融合了多门学科的综合技术,包括计算机技术、计算机图形学、计算机图像处理技术等。它在诊断医学、整形及假肢外科、放射治疗规划、手术规划及模拟仿真、解剖教学等方面都有重要应用。因此,对医学图像三维重建及可视化的研究,具有重要的理论意义和应用价值。医学图像三维重建的研究内容主要包括体数据的预处理、图像分割、三维表面重建、三维体绘制、三维高级后处理等。本文在已有研究成果的基础上对上述问题中的关键技术体绘制技术进行了系统的研究,首先,对三维纹理映射算法,光线投射算法,进行了系统的分析,性能比较,其次利用GPU图形硬件编程实现了相关体绘制算法,并利用动态分块技术,空间跳跃技术对算法进行了优化。最后,针对目前的研究成果,结合软件工程,在Visual C++,OpenGL,Cg软件环境下,基于硬件NVIDIA GF7900GS开发完成了基于GPU的医学影像三维成像系统。在实现高质量重建的同时也能达到实时交互的绘制速度。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-15
  1.1 研究背景和意义  7-8
  1.2 国内外研究现状  8-12
    1.2.1 医学图像三维重建方法  8-11
    1.2.2 图像三维重建在医学中的应用  11-12
  1.3 可编程GPU 的介绍  12-13
  1.4 本文的主要研究成果及内容安排  13-15
第二章体绘制理论及体绘制算法  15-27
  2.1 体绘制的光学积分模型  15-21
    2.1.1 体数据模型  15-16
    2.1.2 体绘制光学积分的分析  16-19
    2.1.3 体绘制积分的数值求解  19-20
    2.1.4 体绘制中的传递函数  20-21
  2.2 象方空间体绘制算法  21-26
    2.2.1 光线投射体绘制算法  22-23
    2.2.2 纹理映射体绘制算法  23-26
  2.3 本章小结  26-27
第三章基于GPU的体绘制技术及其算法  27-37
  3.1 基于GPU 的三维纹理映射算法  27-30
  3.2 基于GPU 的光线射算法  30-33
  3.3 图形硬件体绘制算法的实现  33-35
  3.4 本章小结  35-37
第四章基于GPU的体绘制图形算法优化  37-51
  4.1 图形硬件的瓶颈  37-38
  4.2 动态分块绘制技术  38-42
  4.3 空体数据跳跃算法  42-46
  4.4 试验结果及对比  46-49
  4.5 本章小结  49-51
第五章 3D医学可视化系统的设计与实现  51-57
  5.1 软件系统的设计与实现  51-53
    5.1.1 系统设计  51
    5.1.2 系统的具体实现  51-53
  5.2 系统实现结果  53-56
  5.3 本章小结  56-57
第六章总结与展望  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-61

基于GPU编程的体绘制算法研究及应用

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