基于CUDA的虛擬器官可視化系統(tǒng).pdf

1、在臨床醫(yī)學(xué)中,對(duì)人體器官進(jìn)行研究具有高成本、低效率等缺點(diǎn),所以基于器官解剖數(shù)據(jù)對(duì)虛擬器官進(jìn)行研究得到飛速發(fā)展。虛擬器官可視化不僅可以增強(qiáng)人類對(duì)自身組織結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí),同時(shí)可以為醫(yī)學(xué)診斷與治療提供科學(xué)依據(jù),豐富治療手段,具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
　　GPU(Graphics Processing Unit)的出現(xiàn),大幅度提高了高度并行化和計(jì)算密集型運(yùn)算的效率。在CUDA通用并行計(jì)算架構(gòu)出現(xiàn)之后,GPU被廣泛的應(yīng)用到計(jì)算生物學(xué)等諸多領(lǐng)域中

2、。隨著GPU制造工藝的不斷發(fā)展,浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算能力的不斷提升,其應(yīng)用前景也會(huì)更加廣闊。
　　虛擬器官可視化面臨數(shù)據(jù)量大等問(wèn)題,基于CPU的傳統(tǒng)可視化算法無(wú)法與用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。本文基于CUDA實(shí)現(xiàn)光線投射算法,利用GPU強(qiáng)大的計(jì)算能力達(dá)到實(shí)時(shí)交互的效果。并將Blinn-Phong局部光照模型融入到可視化結(jié)果當(dāng)中,增強(qiáng)可視化結(jié)果的顯示效果。
　　由于虛擬器官各個(gè)組織具有較復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),位于器官內(nèi)部的組織不容易被觀察,本文利用體數(shù)

3、據(jù)中不同體素?cái)?shù)值對(duì)應(yīng)不同組織這一特點(diǎn),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)交互式傳遞函數(shù),從而可以對(duì)虛擬器官中各個(gè)組織的顏色和不透明度進(jìn)行修改,并得到即時(shí)的視覺(jué)反饋。針對(duì)虛擬器官各個(gè)組織之間相互堆疊的問(wèn)題,本文基于CUDA實(shí)現(xiàn)Context-Preserving模型,該模型不僅可以展示虛擬器官的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息,同時(shí)可以保留其外部輪廓,產(chǎn)生類切平面的顯示效果。針對(duì)虛擬器官各個(gè)組織邊界模糊的問(wèn)題,基于CUDA實(shí)現(xiàn)光線傳遞函數(shù),增強(qiáng)虛擬器官邊界的顯示效果。
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