基于CUDA的虛擬器官可視化系統.pdf

1、在臨床醫(yī)學中,對人體器官進行研究具有高成本、低效率等缺點,所以基于器官解剖數據對虛擬器官進行研究得到飛速發(fā)展。虛擬器官可視化不僅可以增強人類對自身組織結構的認識,同時可以為醫(yī)學診斷與治療提供科學依據,豐富治療手段,具有非常廣闊的應用前景。
　　GPU(Graphics Processing Unit)的出現,大幅度提高了高度并行化和計算密集型運算的效率。在CUDA通用并行計算架構出現之后,GPU被廣泛的應用到計算生物學等諸多領域中

2、。隨著GPU制造工藝的不斷發(fā)展,浮點數運算能力的不斷提升,其應用前景也會更加廣闊。
　　虛擬器官可視化面臨數據量大等問題,基于CPU的傳統可視化算法無法與用戶進行實時交互。本文基于CUDA實現光線投射算法,利用GPU強大的計算能力達到實時交互的效果。并將Blinn-Phong局部光照模型融入到可視化結果當中,增強可視化結果的顯示效果。
　　由于虛擬器官各個組織具有較復雜的拓撲結構,位于器官內部的組織不容易被觀察,本文利用體數

3、據中不同體素數值對應不同組織這一特點,設計并實現交互式傳遞函數,從而可以對虛擬器官中各個組織的顏色和不透明度進行修改,并得到即時的視覺反饋。針對虛擬器官各個組織之間相互堆疊的問題,本文基于CUDA實現Context-Preserving模型,該模型不僅可以展示虛擬器官的內部結構信息,同時可以保留其外部輪廓,產生類切平面的顯示效果。針對虛擬器官各個組織邊界模糊的問題,基于CUDA實現光線傳遞函數,增強虛擬器官邊界的顯示效果。
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