基于GPU的高質(zhì)量交互式可視化技術(shù)研究.pdf

1、近十年來，可視化技術(shù)成為科學研究的一個熱點方向。隨著醫(yī)學影像技術(shù)的發(fā)展，迫切需要有效的可視化技術(shù)對海量體數(shù)據(jù)進行分析。由于體繪制技術(shù)可以真實地顯示三維物體內(nèi)部信息，逐漸成為主要的可視化手段。高質(zhì)量的體繪制效果需要大量的運算，從而導致交互性能的嚴重下降，不能應用于許多對實時性要求較高的領域。同時，由于缺乏適合用于描述和建模真實物體內(nèi)在特性的物理模型，繪制參數(shù)的選擇和交互工具的設計對體繪制非常關鍵。本文重點研究基于通用圖形處理器(GPU)的

2、直接體繪制技術(shù)，力圖在繪制的真實感與交互性能之間尋求一個良好的平衡，最終設計實現(xiàn)能夠具有應用價值的可視化處理系統(tǒng)。本文的主要貢獻包括以下四個方面： 1．在體繪制的光照效果方面，利用GPU的可編程性提出了一種基于per-pixel光照的體繪制算法。在繪制過程中使用歸一化梯度對每個像素實時計算光照貢獻，明顯改善了繪制的明暗效果，在一個繪制通道中完成所有繪制過程，得到可交互的高質(zhì)量繪制結(jié)果。 2．在體繪制的傳遞函數(shù)設計方面，利

3、用GPU的紋理特性提出了一種基于空間信息的交互式多維傳遞函數(shù)設計算法。在傳遞函數(shù)中根據(jù)體數(shù)據(jù)值和位置信息對局部空間區(qū)域指定繪制參數(shù)，并將整個繪制過程映射到GPU上，實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)場中感興趣區(qū)域的自由繪制。 3．在體數(shù)據(jù)的交互式分析方面，利用圖像分割理論根據(jù)組織結(jié)構(gòu)對數(shù)據(jù)場分類，提出了一種基于組織分割的多物體混合體繪制算法。在GPU的像素處理階段完成對分割物體的獨立繪制，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)場中不同物體結(jié)構(gòu)的快速分析。另外，利用體素的空間位置