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直接体绘制相关技术研究

作　者: 赵竹梅
导　师: 戈丹
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业:
关键词: 体绘制 特征增强 预积分 GPU加速
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 39次
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内容摘要


体绘制技术是一种重要的科学计算可视化技术,采用该技术,不经过复杂的特征识别算法,就能够交互地浏览数据内部结构特征。直接绘制技术,采用光学映射函数,为数据特征赋予不同的颜色和不透明度光学属性。该项技术广泛应用于医学、气象学和地质勘探等领域。由于体数据存在噪声,以及绘制采样率的限制,可视化结果一般质量不高。本文从数据滤波和体绘制积分两个方面,研究了直接体绘制的相关技术。直接体绘制技术处理的数据,一般为实际采集数据,噪声较高。噪声的存在,使得数据内部包含的结构特征,不能得到清晰地展示,使得可视化图像模糊难以获得高质量可视化结果。简单滤波算法,在抑制数据噪声的同时,会破坏数据体所含的结构特征。为实现三维数据体的结构增强,本文在三维图像结构分析的基础上,采用梯度结构张量定义线性结构特征,应用各向异性扩散滤波抑制数据噪声,增强数据所含结构特征。通过实验研究了基于梯度结构张量的各向异性扩散滤波算法,对椒盐噪声与随机噪声的影响。直接体绘制技术,通过沿投射光线累积每个体素的光学属性,但是由于光学积分依赖于数据体和光学映射函数的采样率。对于数据体的高频特征,常规积分算法由于采样率不足,绘制质量不高。为获得高质量可视化图像,本文实现了预积分绘制算法和峰值捕捉绘制算法。我们通过直接修改数据体包围盒,实现高质量数据体剖切绘制。最后为增强可视化图像的深度感知,基于局部光照模型,实现数据体局部光照绘制。本文在上述方法基础上,设计实现了一个通用的、易于扩展的体绘制软件原型系统,系统包括高质量绘制模块、数据体特征增强模块以及传输函数模块,利用基于GPU的光线投射绘制算法,能够满足不同领域的数据体可视化。经过多种数据集验证,系统绘制质量和效率均获得了良好效果。

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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