基于GPU光線投射體繪制加速算法的分析與改進(jìn).pdf

1、科學(xué)計(jì)算可視化是近些年提出并取得長(zhǎng)足發(fā)展的一個(gè)全新的科研方向。可視化技術(shù)融入了計(jì)算機(jī)中圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)圖像處理等技術(shù)，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)把科學(xué)研究產(chǎn)生的一些抽象的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形和圖像，并且在電腦屏幕上進(jìn)行交互的顯出處理。使科學(xué)計(jì)算的從事者能更加直觀的觀察數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的變化。三維空間體數(shù)據(jù)場(chǎng)的可視化技術(shù)是科學(xué)計(jì)算可視化技術(shù)的發(fā)展的一個(gè)重要方向和核心內(nèi)容，體繪制技術(shù)是三維空間體數(shù)據(jù)場(chǎng)的可視化技術(shù)主要的研究方法，因此可以說體繪制技術(shù)是目前科學(xué)計(jì)算可

2、視化研究的最主要的方向。光線投射算是三維數(shù)據(jù)場(chǎng)體繪制的主要算法之一，它為三維空間數(shù)據(jù)場(chǎng)中的每以個(gè)體素賦值不同的不透明度值和顏色值，然后再根據(jù)不透明度值和顏色值，通過三線性插值計(jì)算進(jìn)行圖像的合成。該算法生成的最終圖像可以得到非常好地保留三維數(shù)據(jù)場(chǎng)的每個(gè)細(xì)節(jié)，并且通過該算法繪制出的圖像具有很高的品質(zhì)，由于該算法對(duì)三維圖像模糊區(qū)域的處理具有很好的效果，因此在很多的有圖像顯示、處理領(lǐng)域得到了應(yīng)用。
　　本文闡述了作為體繪制經(jīng)典算法之一的光

3、線投射算法的實(shí)現(xiàn)原理、三維空間體數(shù)據(jù)的分類、體數(shù)據(jù)不透明度和顏色的賦值、對(duì)體數(shù)據(jù)的重采樣以及最終圖像的合成等技術(shù)，這些都是光線投射體繪制算法能夠?qū)崿F(xiàn)的理論基礎(chǔ)。本文還對(duì)現(xiàn)有的光線投射加速算法進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)，并在此基礎(chǔ)上給出了一種改進(jìn)的空體素跳躍加速算法，該算法可以減少體繪制過程中對(duì)空體素的采樣和重采樣，節(jié)省了運(yùn)行時(shí)間和存儲(chǔ)空間，保證了體繪制圖片的質(zhì)量。并結(jié)合上文提出的空體素跳躍加速算法，使用GPU實(shí)現(xiàn)了光線投射算法，并給出了實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)