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基于物序体绘制的算法和应用研究

作　者: 孙志刚
导　师: 孙济洲
学　校: 天津大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 体视化体绘制体素 Splatting 重构查找表
分类号: TP391.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 154次
引　用: 2次
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内容摘要

体视化(VolumeVisualization)尤其是其中的体绘制(Volume Rendering)是三维数据场可视化领域最重要、近年来发展最迅速的一项技术。在医学三维重建、计算流体力学、有限元后处理、地震地质等众多领域得到了广泛应用。体空间扫描(物序)的体绘制技术具有遍历方法简单、可以充分利用各种加速算法、良好的可并行性和适合硬件实现等一系列优点,但原有算法同时面临计算不准确、容易产生各种走样等诸多问题,所以本文主要针对基于体空间扫描的体绘制技术进行了深入探讨和研究。首先,通过深入研究基于体空间扫描的体绘制Splatting方法的基本原理,指出了这种方法存在的诸多问题:由于要提前把重构核积分成二维的足迹表,会产生积分、重叠和popping等问题,所以它并不能生成很精确的图像;在此基础上本文提出了一种基于新型遍历方式的改进Splatting算法。该算法通过定义平行于视平面的view-buffer,及采用平行于view-buffer的体素遍历方法,并且根据预先计算好的三维查找表等技术来改善经典Splatting算法。该算法不仅能很好地消除体旋转过程中的popping现象,而且能够得到更高质量和更精细的绘制结果。其次,在总结各种体绘制方法优点的基础上,尤其是Splatting方法的精髓,论文提出了一种基于体空间扫描的新型体绘制方法。该方法通过构造两重重构查找表来进行三维重构,并采用高效的层遍历策略来完成绘制。该方法使绘制时的重采样操作更符合采样理论,使得该方法能够更好地逼近理想绘制方法。并且由于该方法是一种基于物序的体绘制方法,所以既具有Splatting方法中的诸多优点,又能够达到Ray-casting方法的绘制质量。同时由于该方法具有良好可并行性,为今后本课题组的加速体绘制体系结构设计提供了有效的理论方法。最后,对课题组研制开发的三维医学重构系统——VolGraph作了简单的介绍。

全文目录

第一章绪论  8-14
  1.1 研究背景及意义  8-9
  1.2 体视化  9-12
  1.3 本文的研究工作和创新  12-13
  1.4 论文组织结构  13-14
第二章体绘制的基本概念和原理  14-21
  2.1 体数据  14-15
  2.2 体数据的传递函数  15-16
  2.3 体数据的绘制方法  16-18
  2.4 光学模型  18-21
第三章 Splatting方法及改进  21-32
  3.1 Splatting方法原理  21-25
    3.1.1 重构  21-22
    3.1.2 足迹函数和足迹表  22-23
    3.1.3 算法流程  23-25
  3.2 传统Splatting的问题  25-28
    3.2.1 Splatting的积分问题  25
    3.2.2 Splatting的重叠问题  25-26
    3.2.3 Sheet-Buffer Splatting的Popping问题  26-28
  3.3 Splatting方法的改进  28-32
第四章一种基于物序的新型体绘制方法  32-48
  4.1 理想的体绘制方法  32-33
  4.2 Ray-Casting 的重采样  33-34
  4.3 基于物序的两重查找表的体绘制  34-48
    4.3.1 两重查找表  34-37
    4.3.2 重构范围  37-38
    4.3.3 重构表的查询  38-39
    4.3.4 绘制策略及分析  39-44
    4.3.5 数据结构的优化  44-46
    4.3.6 新算法的并行性分析  46-47
    4.3.7 试验结果  47-48
第五章 VolGraph简介  48-53
第六章结论和展望  53-55
  6.1 结论  53-54
  6.2 展望  54-55
参考文献  55-59
发表论文和参加科研情况  59-60
致谢  60

基于物序体绘制的算法和应用研究

内容摘要

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