基于WEB服務(wù)的虛擬人體繪制的研究與改進.pdf

1、近年來，隨著大型科學(xué)計算以及圖形圖像的快速發(fā)展，許多領(lǐng)域要處理的數(shù)據(jù)量已經(jīng)遠遠超過了研究人員的數(shù)據(jù)處理能力。在體繪制領(lǐng)域，體數(shù)據(jù)的大規(guī)模增長，迫切期待計算設(shè)備的處理能力能夠得到進一步提高，當然硬件設(shè)備本身的升級換代是最有效的途徑，但在絕大部分條件下是不能夠無限制地實現(xiàn)的。分布式技術(shù)的發(fā)展對于體繪制的研究起到了很好的推動作用，為了充分利用網(wǎng)絡(luò)分布式環(huán)境中的各種計算資源，將Web服務(wù)引入體繪制流程、研究分布式的體繪制算法不僅是可能的，而且是

2、有效的，主要表現(xiàn)在：一方面，隨著分布式計算的發(fā)展，特別是Web服務(wù)作為一個新的分布式技術(shù)的出現(xiàn)，為體繪制的研究提供了新的思路。Web服務(wù)作為一種新的分布式計算技術(shù)，提出了面向服務(wù)的分布式計算模式，方便地實現(xiàn)Internet上跨平臺、語言獨立、松散耦合的異構(gòu)應(yīng)用的集成與交互。因此，將Web服務(wù)技術(shù)引入體繪制算法、利用分布式技術(shù)加速繪制計算過程成為一種可能。另一方面，體繪制的流程是通過“重采樣”將連續(xù)的體數(shù)據(jù)場轉(zhuǎn)換成適合屏幕顯示的離散化數(shù)據(jù)

3、，并通過“圖像合成”最終顯示圖像的過程，體繪制流程具有鮮明的階段性。顯然，每個階段非常適合于使用Web服務(wù)技術(shù)，這些Web服務(wù)可以分布運行于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中不同的機器或平臺上，實現(xiàn)資源的共享；因此，將Web服務(wù)引入體繪制流程、研究分布式的體繪制算法不僅是可能的，而且是有效的。
　　 本研究主要內(nèi)容包括：⑴分析和研究了光線投射算法的原理，主要包括光線投射算法中的重采樣和圖像合成兩個重要階段。在此基礎(chǔ)上，本文提出了改進的光線投射算法-分布

4、式并行光線投射算法(Distributed Parallel Ray Casting Algorithm，以下簡稱DPRC)。⑵在光線投射算法的基礎(chǔ)上，分析了DPRC算法的并行可行性，并給出了它和光線投射算法的不同之處。接著，詳細地說明了DPRC算法的實現(xiàn)原理，包括子任務(wù)的劃分、動態(tài)任務(wù)分配策略、首次任務(wù)分配和最終圖像的合成幾個部分，并清晰地表示出了DPRC算法的總體執(zhí)行流程。最后，介紹了DPRC算法的具體實現(xiàn)，作為一種分布式的并行算法

5、，實現(xiàn)中，重點講述了DPRC算法中并行策略的設(shè)計和Web服務(wù)的設(shè)計。⑶為了驗證DPRC算法的有效性，構(gòu)建了基于Web服務(wù)的體繪制系統(tǒng)(WSVRS)。WSVRS是一個分布式的計算系統(tǒng)，它的實現(xiàn)為體繪制流程中不同階段體繪制服務(wù)的查詢、導(dǎo)入和組合提供一個基礎(chǔ)性的開發(fā)平臺。WSVRS采用了開源的分布式問題求解環(huán)境-Triana作為底層支撐環(huán)境。Triana提供了Web服務(wù)的有效管理及強有力的工作流引擎，更重要的是Triana支持工作流的并行執(zhí)行